基于DNA折纸的纳米标尺及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种基于DNA折纸的纳米标尺及其应用，纳米标尺包括基底结构、荧光指示链和间距指示链，所述基底结构是采用DNA折纸技术构建的三层矩形结构，用于维持纳米标尺的基本构型；若干个所述荧光指示链按照预设规则分布于所述基底结构的第一表面；所述荧光指示链用于在特定激发光照射下通过荧光基团发出荧光信号；两个所述间距指示链设置于所述基底结构的第一表面，并在两个所述间距指示链之间形成预设距离；所述间距指示链用于通过所述配体蛋白靶向识别并结合细胞膜的受体蛋白。本发明专利技术的一个技术效果在于，设计合理，不仅能够快速精确判断组织样本中EGFR突变的存在，而且有效地缩短确定EGFR突变存在的时间。缩短确定EGFR突变存在的时间。缩短确定EGFR突变存在的时间。

【技术实现步骤摘要】
基于DNA折纸的纳米标尺及其应用


[0001]本专利技术属于细胞膜表面蛋白的分布间距测量
，具体涉及一种基于DNA折纸的纳米标尺及其应用。

技术介绍

[0002]肺腺癌是肺癌最常见的亚型，是世界范围内癌症相关死亡的主要原因。目前，40
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60％的肺腺癌患者存在表皮生长因子受体(EGFR)突变，靶向定点治疗已成为EGFR突变患者一线治疗的标准方式。而对于野生型EGFR患者来说，化疗仍然是其治疗的首选方式。在肺腺癌的临床病例分析中，携带EGFR突变基因型与野生型EGFR患者的比例各占一半。因此，检测EGFR突变的存在并进一步识别突变类型已成为临床常规检测，对肺腺癌患者的治疗起着至关重要的作用。免疫组化是几乎所有肺腺癌患者分型的常规检测方法，可以在大约4
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6小时内发现肿瘤标志物/潜在的靶向蛋白。然而，由于免疫组化实验中只能识别特定种类蛋白质的存在，而不能识别基因突变，因此，传统的免疫组化方法不能直接检测EGFR突变。
[0003]目前的前沿生物学研究和医学研究，都揭示了一个重要原理：
[0004]EGFR在细胞膜上的空间分布与EGFR突变状态之间具有强相关性，通过探索细胞膜上蛋白分布分析来推断相关基因突变的新策略已经成为一个有吸引力的话题。
[0005]目前关于对肺腺癌患者EGFR突变类型的鉴定主要有以下两
[0006]类技术：
[0007]1.利用下一代测序(NGS)进行组织样本测序，来识别EGFR突变类型。这类方法的缺陷在于花费昂贵和较长的等待周期。并且对于野生型EGFR患者，昂贵的测序无法辅助药物选择。并且在其长时间等待NGS的结果中，癌细胞恶化的风险进一步增加。
[0008]2.基于扩增阻滞突变系统聚合酶链式反应(ARMS
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PCR)方法进行组织样本的检测，来识别EGFR突变类型。这类方法需要设计特殊的引物，对于检测样本需要裂解细胞，提取核酸，对于样本质量与浓度有严格的要求。此外，对于基因丰度低的样本，极容易造成假阴性的影响，使得鉴定EGFR突变是否存在并不准确。

技术实现思路

[0009]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种基于DNA折纸的纳米标尺及其应用的新技术方案。
[0010]根据本专利技术的第一方面，提供了一种基于DNA折纸的纳米标尺，包括：
[0011]基底结构，所述基底结构是采用DNA折纸技术构建的三层矩形结构，用于维持纳米标尺的基本构型；
[0012]荧光指示链，若干个所述荧光指示链按照预设规则分布于所述基底结构的第一表面；所述荧光指示链包括第一核酸链和荧光基团；所述第一核酸链的一端与所述基底结构的第一表面连接，另一端与所述荧光基团连接；所述荧光指示链用于在特定激发光照射下通过荧光基团发出荧光信号；
[0013]间距指示链，两个所述间距指示链设置于所述基底结构的第一表面，并在两个所述间距指示链之间形成预设距离；所述间距指示链包括第二核酸链和配体蛋白，所述第二核酸链的一端与所述基底结构的第一表面连接，另一端连接所述配体蛋白，所述间距指示链用于通过所述配体蛋白靶向识别并结合细胞膜的受体蛋白；
[0014]由预设距离确定细胞膜的受体蛋白之间的间距，并通过对细胞表面的荧光信号的强度分析确认细胞表皮生长因子受体是否突变。
[0015]可选地，所述基底结构包括一条长链单链DNA和多条固定短链，长链单链DNA和固定短链通过碱基互补配对以形成三层矩形结构。
[0016]可选地，所述三层矩形结构的长度为100nm，宽度为17nm，高度为20nm；且所述基底结构的第一表面的长度为为100nm，宽度为17nm。
[0017]可选地，所述第一核酸链与所述荧光基团修饰的核酸链互补配对结合在一起，以构成所述荧光指示链。
[0018]可选地，所述第二核酸链与配体蛋白通过碱基互补配对结合在一起，以构成所述间距指示链。
[0019]可选地，所述第二核酸链可通过增加碱基个数以延长所述第二核酸链。
[0020]根据本专利技术的第二方面，提供了一种基于DNA折纸的纳米标尺的应用，包括如下步骤：
[0021]将细胞用4％的多聚甲醛固定后，通过第一纳米标尺孵育第一细胞组，并通过第二纳米标尺孵育第二细胞组；其中，第一纳米标尺的两个间距指示链之间具有第一预设距离，第二纳米标尺的两个间距指示链之间具有第二预设距离，且所述第一预设距离小于所述第二预设距离；
[0022]通过分析第一纳米标尺下的荧光信号的强度与第二纳米标尺下的荧光信号的强度的比值，确认细胞表皮生长因子受体是否突变。
[0023]可选地，所述第一预设距离为25nm，所述第二预设距离为100nm。
[0024]可选地，所述细胞为细胞系，或所述细胞来源于人的组织临床样本。
[0025]可选地，当所述第一预设距离与所述第二预设距离比值大于等于1时，细胞表达EGFR突变基因型；当所述比值小于1时，细胞表达野生型EGFR。
[0026]本专利技术的一个技术效果在于：
[0027]在本申请实施例中，基底结构是采用DNA折纸技术构建的三层矩形结构，用于维持纳米标尺的基本构型；若干个荧光指示链按照预设规则分布于基底结构的第一表面，用于在特定激发光照射下通过荧光基团发出荧光信号；两个间距指示链设置于基底结构的第一表面，并在两个间距指示链之间形成预设距离，用于通过配体蛋白靶向识别并结合细胞膜的受体蛋白。由预设距离确定细胞膜的受体蛋白之间的间距，并通过对细胞表面的荧光信号的强度分析确认细胞表皮生长因子受体是否突变。
[0028]由于基底结构是采用DNA折纸技术构建的三层矩形结构，具有一定的刚性，从而能够维持纳米标尺的整体稳定性。基底结构上连接的间距指示链可通过配体蛋白靶向识别并结合细胞膜的受体蛋白，基底结构上连接的间距指示链可在特定激发光照射下通过荧光基团发出荧光信号。因此，通过调节两个间距指示链之间的预设距离，以形成不同的纳米标尺。进一步，由于不同的纳米标尺捕获下的细胞的荧光信号的强度不同，可通过对细胞(例
如癌细胞)表面荧光信号的强度分析，从而快速并可视化的分析出EGFR突变的存在。
[0029]另外，由于采用纳米标尺对细胞的鉴定过程可以在大约4
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6小时内完成，大大节省了确定EGFR突变存在的时间。此外，检测过程基于单个细胞的荧光信号的强度分析，无需裂解细胞，对于样本的浓度等无特别要求，简化了操作过程，科学地统计分析使得鉴定结果更加准确。
附图说明
[0030]图1为本专利技术第一种实施例的一种基于DNA折纸的纳米标尺的结构示意图；
[0031]图2为本专利技术第一种实施例的一种基于DNA折纸的纳米标尺的俯视图；
[0032]图3为本专利技术第一种实施例的一种基于DNA折纸的纳米标尺与受体蛋白结合之前的示意图；
[0033]图4为本专利技术第一种实施例的一种基于DNA折纸的纳米标尺与受体蛋白结合之后的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DNA折纸的纳米标尺，其特征在于，包括：基底结构，所述基底结构是采用DNA折纸技术构建的三层矩形结构，用于维持纳米标尺的基本构型；荧光指示链，若干个所述荧光指示链按照预设规则分布于所述基底结构的第一表面；所述荧光指示链包括第一核酸链和荧光基团；所述第一核酸链的一端与所述基底结构的第一表面连接，另一端与所述荧光基团连接；所述荧光指示链用于在特定激发光照射下通过荧光基团发出荧光信号；间距指示链，两个所述间距指示链设置于所述基底结构的第一表面，并在两个所述间距指示链之间形成预设距离；所述间距指示链包括第二核酸链和配体蛋白，所述第二核酸链的一端与所述基底结构的第一表面连接，另一端连接所述配体蛋白，所述间距指示链用于通过所述配体蛋白靶向识别并结合细胞膜的受体蛋白；由预设距离确定细胞膜的受体蛋白之间的间距，并通过对细胞表面的荧光信号的强度分析确认细胞表皮生长因子受体是否突变。2.根据权利要求1所述的基于DNA折纸的纳米标尺，其特征在于，所述基底结构包括一条长链单链DNA和多条固定短链，长链单链DNA和固定短链通过碱基互补配对以形成三层矩形结构。3.根据权利要求1所述的基于DNA折纸的纳米标尺，其特征在于，所述三层矩形结构的长度为100nm，宽度为17nm，高度为20nm；且所述基底结构的第一表面的长度为为100nm，宽度为17nm。4.根据权利要求1所述的基于DNA折纸的纳米标尺，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏泽文，张珂欣，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：