[发明专利]基于核酸技术的生物体内生理活性小分子的检测方法

说明书

技术领域

本发明属于生物分析领域，具体涉及利用核酸的四链体结构高灵敏高选择性检测生 物体内生理活性小分子的方法。

背景技术

生物体内一系列的生化反应中无不具有相应的生理活性小分子参与。正是这些具有 生理活性的化学物质的调节，生物体才能完成复杂的高级生命活动。例如，血红素(heme) 和原卟啉(protoporphyrinIX,PPIX)都是生物体内重要的生理活性小分子。其中血红素是 许多含铁蛋白的活性中心而PPIX则是血红素的合成前驱体，这两者参与生物体内的各 种生化反应，特别是与氧气传输密切相关的能量代谢反应以及某些炎症反应和免疫失调 等。更重要的是，由于肿瘤细胞中合成PPIX的一系列酶的活性被大大增强而合成血红 素的酶的活性受到抑制，因此肿瘤细胞中的PPIX相对于正常细胞而言浓度要高得多。 这一特殊现象使得PPIX成为肿瘤检测的生物标志物之一。此外，由于PPIX自身极为 特殊的光化学性质，因此，它也是肿瘤光动力治疗中的内生型光敏剂。除此之外，其他 的各种生理活性小分子如金属离子，神经递质和调质，抗氧化剂等均在信号传导、细胞 分裂与分化、免疫调节等一系列生理病理过程中扮演着各自极为重要的角色。因此，实 现生物体内生理活性小分子的简便、实时、高灵敏高选择性分析和成像不仅对于从分子 水平探索某些生理病理过程、信号传导过程以及某些疾病的发病机制有着极为重要的意 义，而且对于治疗相关疾病的药物研究和开发也极具指导和参考价值。传统检测生理活 性小分子的方法主要集中在高效液相色谱(Highperformanceliquidchromatography, HPLC)、毛细管电泳(Capillaryelectrophoresis，CE)、质谱(massspectrum)、磁共振成像 (Magneticrenascenceimaging,MRI),电子计算机断层扫描(Computedtomography,CT)等。 然而这些经典方法在检测生物体内生理活性小分子时存在许多不足之处。首先，这些方 法大多需要昂贵而复杂的仪器，需要专业化的仪器操作员进行操作，因此难以实现现场 分析。其次，生物样品需要复杂的前处理、预富集和分离等步骤，分析时间长，无法实 现生物样品中待测物的快速分析，时间分辨率也较差。此外，生理环境异常复杂，许多 生理活性小分子在体内的浓度又很低，许多常规检测手段难以实现其快速测定。

因此，十分需要发展一种新型的检测技术用于生物体内生理活性小分子的高灵敏、 高选择性检测及成像。

发明内容

发明目的：本发明针对目前生物体内生理活性小分子检测方法存在的操作复杂、耗 时长、时间分辨率较差等现状，通过发展新型核酸技术对相关生理活性小分子进行高选 择性、高灵敏性的检测。该技术用于这些生理物质检测具有以下优点：1)该检测方法 对待测生理活性小分子有着良好的灵敏度和检测限，完全满足生物体内相关生理活性小 分子的检测要求；2)选择性好，生物体内其他物质没有干扰；3)成本低廉，无需特意 设计和合成对待测物有选择性响应的荧光探针分子或者其他生物识别单元；4)需样量 很小，检测操作简便，分析速度较快，可以实现生理病理过程中生物体内生理活性小分 子的动态观测。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种核酸技术用于高灵敏高选择 性快速检测生物体内相关物质。该方法包含一种可特定条件下形成核酸四链体的富含鸟 嘌呤(G碱基)的核酸。该核酸四链体与待测生理活性小分子相互作用之后可以显著增 强这些待测物自身的物理化学性质(如紫外-可见吸收，荧光强度、催化反应动力学参 数等)，进而通过合理的检测手段将这种特定的相互作用输出为相应的检测信号，从而 实现对待测分子的分析和成像。

本发明提供了一种含有核酸的检测溶液，该检测溶液中包括有富含鸟嘌呤的核酸。

该检测溶液包含天然DNA或RNA，以及其磷酸骨架经过修饰的核酸和具有非天然 碱基的核酸。

该核酸在一定条件下形成正平行DNA四链体结构。

所述核酸的核苷酸序列为5’-GTGGGTAGGGCGGGTTGG-3’。

一种基于核酸技术的生物体内生理活性小分子的检测方法，包括以下步骤：

1)特定序列核酸制备：利用固相合成技术制备所设计的单链核酸，经分离纯化后 得到所述的特定序列的核酸。