[发明专利]一种新型端粒酶触发DNA纳米机器及其构建方法

说明书

本发明公开了一种端粒酶触发DNA纳米机器及其构建方法，其包括金纳米粒子、探针机械臂序列S1、端粒酶引物序列S2、ATP适体序列S3、反义DNA序列S4，探针机械臂序列S1 5'端的巯基连接在金纳米粒子上，探针机械臂序列S1靠近3'端的部分序列形成环状结构，端粒酶引物序列S2与探针机械臂序列S1互补杂交形成茎‑环结构，ATP适体序列S3 3'端的巯基连接在金纳米粒子上，反义DNA序列S4与ATP适体序列S3互补杂交，所述反义DNA序列S4的3'端修饰光敏剂，所述ATP适体序列S3 5'端修饰双模式成像基团。以肿瘤细胞内的端粒酶触发DNA纳米机器，高丰度的ATP作为驱动，释放反义DNA及光敏剂，实现肿瘤细胞基因治疗、光动力治疗联合治疗、端粒酶的检测及肿瘤细胞的双模式成像。

技术领域：

本发明涉及肿瘤的诊疗一体化及肿瘤细胞的光谱成像领域，尤其是涉及肿瘤微环境响应的DNA纳米机器用于肿瘤的基因治疗与光动力治疗(PDT)的协同治疗、肿瘤标志物端粒酶的双模式成像及检测。

背景技术：

基于DNA纳米机器的方法被开发用于检测癌症生物标记物及癌症的治疗。DNA纳米机器是通过DNA的自组装来构建的，可以通过与目标分子或环境因素的相互作用而改变。在检测肿瘤生物标记物方面，一些类型的DNA纳米机器被设计为识别单元，将DNA纳米机器与反应物反应产生的信号进行一定的转换，如光、电信号等，而另一些则参与生物传感器的设计，以提高其灵敏度。DNA纳米机器的优点主要包括灵敏度高、特异性好、灵活性和生物相容性好。有趣的是，DNA探针与新型纳米技术的结合创造了独特的生物标志物检测能力。

人端粒酶在许多生物过程中起着至关重要的作用。它可以在DNA末端添加重复核苷酸序列。端粒酶在超过85％～90％的人类癌细胞中过度表达，导致它们无休止地分裂，使肿瘤细胞持续生长。端粒酶在正常人体组织中的表达极低。端粒酶作为肿瘤细胞中代表性的蛋白质生物标志物，已在早期癌症诊断中应用。ATP作为直接能量来源，是参与调节活细胞生物通路的普遍介质。细胞内ATP异常与很多恶性病症的发生有关，如恶性肿瘤等。因此，ATP可以联合其他标志物，进行癌症的相关诊断、监测。鉴于端粒酶与ATP在肿瘤细胞内的过度表达，搭建以端粒酶或ATP为驱动的DNA纳米机器更加有利于肿瘤的早期检测和监测。此外，鉴于正常细胞和癌细胞端粒酶活性的巨大差异可作为设计端粒酶应答型药物载体的生物学原理，使其比传统的刺激应答型药物传递系统(Stimuli-responsive drug deliverysystems,DDS)更精确、更容易控制药物释放。因此，检测端粒酶活性对癌症了解、预后、治疗、有很大的意义。

发明内容：

基于上述情况，本发明目的在于设计一种端粒酶触发DNA纳米机器探针及其构建方法，用于肿瘤细胞荧光-表面增强拉曼散射(SERS)双模式成像及基因治疗与PDT协同治疗。

为了实现上述目的，本发明涉及的一种新型端粒酶触发DNA纳米机器，包括金纳米粒子、探针机械臂序列S1、端粒酶引物序列S2、ATP适体序列(探针轨道序列)S3、反义DNA序列S4，探针机械臂序列S1 5'端的巯基连接在金纳米粒子上，探针机械臂序列S1靠近3'端的部分序列形成环状结构，端粒酶引物序列S2与探针机械臂序列S1碱基互补杂交形成茎-环结构，ATP适体序列S3 3'端的巯基连接在金纳米粒子上，反义DNA序列S4与ATP适体序列S3碱基互补杂交，

其中，S1序列为5'-SH-GGG TTA GGG CTT CCT CCG CAA TTT TTT TTT TTT TTTTTT TT CCC TAA CCC TAA CTC TGC TCG ACG GATT TTT-3'，

S2序列为5’-AAT CCG TCG AGC AGA GTT-3’，

S3序列为5'-ACC TGG GGG AGT ATT GCG GAG GAA GGT TGG-SH-3'，