基于适配体亲和毛细管电泳-激光诱导荧光检测的凝血酶分析

以一种高亲和力适配体作为亲和荧光探针,以自建的毛细管电泳-激光诱导荧光(CE-LIF)检测装置为基础,建立了一种高灵敏、快速测定人凝血酶的方法。荧光标记的凝血酶适配体特异性地与凝血酶结合并形成稳定的凝血酶-适配体复合物,采用CE-LIF对复合物进行分离检测,从而测定凝血酶浓度。探讨了盐离子种类及浓度对适配体与凝血酶结合的影响,并在选定的电泳条件下对凝血酶检测的线性范围、检出限和重现性进行了测定。结果表明,盐离子存在的条件下适配体与凝血酶的亲和力降低,不利于两者的结合;人血清溶液中,凝血酶浓度在0.25～10 nmol/L范围内与复合物峰面积具有良好的线性相关性(r20.991),检出限(S/N3)为55.6 pmol/L;精密度和回收率测定结果均能满足分析的要求。     

动力学毛细管电泳法求解蛋白质与单链脱氧核糖核苷酸结合的解离常数及可靠性分析

平衡混合物的非平衡毛细管电泳(NECEEM)可用于测定复合物的解离常数(K_d)。该文以单链脱氧核糖核苷酸结合蛋白(SSB)和单链脱氧核糖核苷酸(ssDNA)相互作用为模型,分析了相互作用强弱的电泳图谱特征,测定了不同条件下复合物的K_d,建立了基于积分偏差的误差分析方法。结果表明,SSB与ssDNA相互作用强弱所致的电泳图差异、SSB与ssDNA的浓度比、毛细管分离温度均影响K_d的计算。此外,基于25℃时SSB与5′-GGTTGGTGTGGTTGG-3′(15mer)人凝血酶适配体作用模型的数值分析结果表明,在现有实验条件下,手动积分峰面积时产生的面积偏差对K_d计算结果有影响,但在10%的偏差区间内,所求K_d值的最大相对偏差小于7%,所求K_d值的误差可忽略。该文证实了基于NECEEM求解动力学相关参数的方法可靠。     

基于磁珠分离的酶联适配体检测痕量蛋白质的新型比色分析方法

以核酸适配体作为高效专一的识别/传感元件, 构建了一种新型的磁性分离和特异性捕获的检测方法. 两个适配体通过简单的生物素化修饰, 利用其与凝血酶不同位点的高亲和力形成夹心结构, 其中连接适配体的磁珠可捕获蛋白质, 加入另一个适配体及链霉亲和素标记的辣根过氧化物酶后, 通过比色法实现靶蛋白检测. 该法操作简单, 分析时间短, 对凝血酶的线性响应范围为 10~80 nmol/L, 检出限为 10 nmol/L.     

基于毛细管电泳的苦参碱转运过程中的血清白蛋白行为成像

利用毛细管电泳（CE）技术在体外条件下建立了苦参碱（MT）与血清白蛋白（SA）相互作用的分析方法。生理条件下通过淌度移动法和前沿分析法（FA）研究苦参碱与血清白蛋白的结合状况，构建配体（MT）-受体（SA）相互作用模型。其中，淌度移动法采用非线性拟合方法获得苦参碱与人血清白蛋白（HSA）结合参数；FA运用非线性回归方程、Scatchard方程、Klotz方程3种方程获得苦参碱与人血清白蛋白结合参数，分析其相互作用状况进而分析模型适用度。利用淌度移动法可知，人血清白蛋白与苦参碱表观结合常数K_B为8.072×10³ mol/L；利用FA法可知，采用非线性回归方程、Scatchard方程、Klotz方程3种方程获得苦参碱与人血清白蛋白表观结合常数K_B分别为1.434×10³、1.781×10³和2.133×10³ mol/L，且二者结合位点数在1.0左右，说明苦参碱与人血清白蛋白作用只有单一类型的结合位点。通过计算分析得到3个方程的相关系数（r），关系为r_Klotz > r_非线性 > r_Scatchard。结果表明：淌度移动法和FA法均适用于分析MT-HSA体系的结合状况；由于FA法可以计算出表观结合常数的同时又能计算出结合位点数，因而更适合MT-HSA体系的分析研究；分析比较得出3种方程之中Klotz方程为最适理论模型。结合参数表明，MT-HSA相互作用体系之间发生的结合反应为单一类型的结合位点且结合稳定。相关工作阐明了典型生物碱与血清白蛋白的相互作用机制，可为生物碱的血液输运机制的深入研究提供有益参考。     

毛细管电泳在核酸适配体研究及核酸适配体筛选中的应用

核酸适配体是指通过指数富集配体系统进化(SELEX)技术从随机寡核苷酸文库中筛选得到的高亲和性与特异性的寡核苷酸序列配体。毛细管电泳是高效、快速、低成本的微量分离分析技术。应用毛细管电泳高效、快速筛选核酸适配体是近几年出现的新方法。本文介绍了核酸适配体筛选过程中的主要分离方法如亲和色谱、醋酸纤维素膜、凝胶电泳和磁性分离等方法,并对近年来毛细管电泳在核酸适配体中的亲和作用研究以及用于核酸适配体筛选(CE-SELEX)的主要方法(ECEEM,NECEEM,Non-SELEX和三者比较)和研究进展进行了综述。     

胃腺癌核酸适配体的筛选与特异性研究

核酸适配体可作为分子探针应用于胃腺癌的早期诊断和治疗,具有广泛应用前景。本实验利用Serum-SELEX（Ser-SELEX）技术筛选胃腺癌核酸适配体。通过对候选适配体二级结构分析,其二级结构多为茎环结构。圆二色谱分析显示,7条候选核酸适配体呈右手螺旋特征。通过荧光定量核酸扩增检测系统（q-PCR）检测了候选核酸适配体对胃腺癌靶标的亲和力,表明候选核酸适配体浓度梯度与Ct值均呈正相关,亲和力常数为纳摩尔级别。利用q-PCR法、量子点法验证了候选核酸适配体识别靶标的特异性,结果均显示Apt-101对靶标亲和力更高,特异性更强,Apt-101的平衡解离常数（K_d值）为6.444±1.128nmol/L,特异性检测阳性率大于70%。     

基于ZrO2/AuNPs膜修饰电极的适配体传感器用于凝血酶的检测研究

提出了一种简单、无标记、可再生的电化学方法研究适配体和凝血酶之间的相互作用，采用亚甲基蓝(MB)做电化学指示剂，氧化锆(ZrO₂)-金纳米粒子(AuNPs)涂层修饰玻碳电极(GCE)。利用金-硫键及杂交化学反应，捕获探针和适配体依次修饰到电极表面，亚甲基蓝插入到DNA上，形成适配体传感器。电极表面的DNA双链在凝血酶的存在下发生解旋，MB在DNA上的吸附量随之减少，峰电流也显著降低，达到检测凝血酶的目的。实验显示，凝血酶在20 pmol/L～150 nmol/L的浓度范围内，峰电流的减小量随凝血酶浓度的升高而增大，检出限为20.6 fmol/L。该方法简单、灵敏、选择性好，并成功用于实际样品检测。     

毛细管区带电泳法考察牛凝血酶、核酸适配体与丹参活性分子间的相互作用

采用毛细管区带电泳法(CZE)研究牛凝血酶(B-Thr)、凝血酶核酸适配体(Apt29)与丹参中3种活性物质(丹参素钠(SAS)、原儿茶酸(PA)、阿魏酸(FA))间的相互作用。电泳条件为:毛细管长度40 cm,紫外检测波长214 nm,分离电压15 kV,压力进样3.45 kPa,进样时间5 s。分别固定3种活性药物分子的浓度,改变B-Thr或Apt29的浓度,采用Scatchard方程和非特异性结合方程计算结合常数(K_b),表征药物分子和B-Thr或Apt29的相互作用大小。结果表明,PA与B-Thr结合能力最强,K_b为3.39×104L/mol,FA与B-Thr的K_b为1.05×104L/mol,SAS与B-Thr未表现出结合能力;在与Apt29的相互作用的研究中显示,SAS基本未与Apt29结合,FA与Apt29结合能力强于PA与Apt29的结合能力,FA、PA与Apt29的K_b分别为1.48×104L/mol和1.32×104L/mol。该研究报道了丹参活性分子与B-Thr、Apt29的相互作用结果,可为核酸适配体(蛋白质)与中药分子相互作用的探索提供新方法,适配体与中药分子相互作用亦可为中药分子的靶点发现、靶向转运提供借鉴。     

导电高分子纳米粒子负载探针的凝血酶电化学发光适配体传感器

以特异性识别凝血酶的适配体为分子识别物质,以氨基钌联吡啶衍生物（Ru1）为电化学发光信号物质,基于吡咯/N-（2-羧乙基）吡咯纳米粒子（Ppy-pa NPs）负载适配体和Ru1研制了一种高灵敏检测凝血酶的电化学发光适配体传感器.以N-（2-羧乙基）吡咯和吡咯为单体,采用微乳液聚合方法制备了Ppy-pa NPs.通过EDC/NHS将Ru1与Ppy-pa NPs表面的羧基共价连接制备了Ru1功能化Ppy-pa NPs（Ru1-Ppy-pa NPs）.利用核磁共振图谱、傅里叶变换红外光谱和投射电子显微镜图对Ppy-pa NPs和Ru1-Ppy-pa NPs进行了表征.将Ppy-pa NPs Nafion混合物滴涂在石墨电极表面制备成电化学发光化学传感器,可高灵敏检测三丙胺（检出限为3.0×10-8M）.通过电化学氧化将对氨基苯磺酸共价键合在石墨电极表面,将5′修饰氨基凝血酶适配体I（TBA-I）共价连接在对氨基苯磺酸修饰的石墨电极表面制备成电化学发光适配体传感器.将5′修饰氨基凝血酶适配体Ⅱ（TBA-Ⅱ）标记在Ru1-Ppy-pa NPs表面制得电化学发光适配体信号探针（Ppy-pa NPs-Ru1-TBA-II）.当凝血酶存在时,凝血酶与电极表面的TBA-I特异性结合,再与信号探针结合形成夹心结构,产生很强的电化学发光信号.该传感器具有极低的检出限（3.0×10-16M）和良好的选择性.本工作表明以Ppy-pa NPs为电化学光探针的载体可构建高灵敏度和选择性的电化学发光生物传感器.     

采用纳米金和荧光标记的适配体检测凝血酶

将荧光染料分子标记的含29个碱基的可识别凝血酶的DNA适配体非特异吸附到纳米金表面,荧光发生猝灭,加入凝血酶后,凝血酶与适配体特异性结合,使适配体空间结构发生改变,荧光染料分子远离纳米金表面,荧光恢复,因此可以实现对凝血酶的检测。实验结果表明,这种检测方法简便、快速、特异性强,检出限为0.54 nmol/L(对应样品体积为200μL)。     

蛋白质的核酸适配体筛选的研究进展

核酸适配体是通过指数富集系统配体进化(SELEX)筛选获得的,与靶标具有高亲和力和特异性结合的单链DNA或RNA。蛋白质是生命进程中的关键功能分子。近年来,以蛋白质为靶标的适配体筛选在蛋白质相关的基础及应用研究领域受到广泛关注。核酸适配体应用性能的优劣取决于其亲和力、特异性与稳定性。目前,适配体筛选方法的优化主要是提高筛选效率、提升适配体性能及降低筛选成本。适配体主要筛选步骤包括复合物分离、核酸库优化、次级库的富集、适配体序列分析以及亲和力表征等。迄今为止,以蛋白质-核酸复合物的分离为核心步骤的适配体筛选方法有20余种。本文归纳总结了2005年以来以蛋白质为靶标的适配体筛选技术,讨论了各方法的缺陷与局限。介绍了核酸库的设计优化方法、适配体的序列特征,以及常用的亲和力表征方法。     

采用毛细管电泳技术筛选特异识别蓖麻毒素适配子的研究

采用指数富集配基的系统进化(SELEX)技术从随机寡核苷酸文库中筛选获得特异识别蓖麻毒素靶分子的适配子. 将毛细管电泳技术作为分离手段引入到SELEX筛选中, 利用毛细管电泳高效的分离能力使得筛选周期大大缩短. 酶联免疫和斑点杂交实验结果表明, 仅经4轮筛选即可获得特异识别蓖麻毒素蛋白的寡核苷酸适配子.     

全细胞的核酸适配体筛选的研究进展

核酸适配体(aptamer)是从人工合成的随机单链DNA(ssDNA)或RNA文库中筛选得到的,能够高亲和力、高特异性地与靶标结合的ssDNA或RNA。核酸适配体的靶标范围广,可包括小分子、蛋白质、细胞、微生物等多种靶标。其中以细胞为靶标的适配体在生物感应、分子成像、医学诊断、药物传输和疾病治疗等领域有很大的应用潜能。但全细胞的核酸适配体筛选过程复杂,筛选难度大,筛选的适配体性能不佳是导致目前可用的适配体非常有限的主要原因。由于细胞表面蛋白质在提取纯化过程中分子结构和形态会发生改变,故以膜表面蛋白质为靶标筛选的适配体很难应用于识别整体细胞。以全细胞为靶标的核酸适配体筛选则不需要准确了解细胞表面的分子结构,筛选过程中可保持细胞的天然状态,以全细胞为靶标筛选出的核酸适配体有望直接用于全细胞识别。本文总结了2008~2015年全细胞的核酸适配体筛选的研究进展,介绍了靶细胞的分类、核酸库的设计、筛选条件和方法以及核酸适配体的亲和力表征方法等。并列出全细胞靶标的核酸适配体序列。     

复合靶指数富集的配基系统进化技术研究进展

核酸适配体是一类具有高度特异性和亲和力的单链寡核苷酸,被誉为"人工单抗",具有广阔的应用前景。它一般是通过指数富集的配基系统进化（SELEX）技术筛选获得。目前SELEX技术多局限于单一、纯化的可溶性蛋白质靶标。然而,蛋白质的纯化过程繁琐,耗时费力,而且很多靶标（如血清中的低丰度蛋白质或细胞的膜蛋白）很难纯化获得单一纯品。复合靶SELEX技术则可以避免靶标的纯化过程,能够保持靶标的天然构象,并且可以在未明确靶标的组成及结构特性的前提下,通过高通量的盲筛获得一系列特异性核酸适配体。该文主要介绍以未纯化的各种生物样本为复合靶的SELEX技术,以期为核酸适配体的筛选提供新思路。     

细菌的核酸适配体筛选的研究进展

核酸适配体(aptamer)是通过指数富集配体系统进化技术(SELEX)筛选的能够以高亲和力和高特异性识别靶标分子或细胞的核糖核酸(RNA)和单链脱氧核糖核酸(ssDNA)。作为化学抗体,核酸适配体的制备和合成比抗体的成本更低。核酸适配体的靶标范围极其广泛,包括小分子、生物大分子、细菌和细胞等。针对细菌靶标筛选的适配体,目前主要应用于食品、医药和环境中的细菌检测。细菌的核酸适配体筛选可以通过离心法将菌体-适配体复合物与游离的适配体分离,并通过荧光成像、荧光光谱分析、流式细胞仪分选、DNA捕获元件、酶联适配体分析等方法表征适配体与靶标的相互作用。筛选出的适配体可结合生物、化学检测方法用于细菌检测。本文介绍了细菌适配体的筛选和表征方法以及基于适配体的检测方法的最新进展,分析了不同检测方法的利弊,并列出了2011~2015年筛选的细菌的核酸适配体。     

毛细管电泳法高效筛选8-氧代鸟嘌呤DNA糖基化酶的核酸适配体

8-氧代鸟嘌呤DNA糖基化酶(OGG1)是人体中重要的功能蛋白,在修复DNA氧化性损伤过程中起关键作用。氧化应激等引起的氧化损伤易导致炎症反应的发生,对OGG1的抑制可以一定程度上起到缓解作用;对癌细胞OGG1的抑制有望作为癌症治疗的新方法。目前的研究多集中于小分子对OGG1功能的影响和调控,而OGG1的适配体筛选尚未见报道。作为功能配体,适配体具有合成简单、高亲和力及高特异性等优点。该文筛选了OGG1的核酸适配体,结合毛细管电泳高效快速的优点建立了两种基于毛细管电泳-指数富集进化(CE-SELEX)技术的筛选方法:同步竞争法和多轮筛选法。同步竞争法利用单链结合蛋白(SSB)与核酸库中单链核酸的强结合能力,与目标蛋白OGG1组成竞争体系,并通过增加SSB浓度来增加竞争筛选压力,以去除与OGG1弱结合的核酸序列,一步筛选即可获得与OGG1强结合的核酸序列。多轮筛选法在相同孵育条件和电泳条件下,经3轮筛选获得OGG1的核酸适配体。比较两种筛选方法的筛选结果,筛选结果中频次最高的3条候选核酸适配体序列一致,其解离常数(K_D)值在1.71~2.64 μmol/L之间。分子对接分析结果表明候选适配体1(Apt 1)可能与OGG1中具有修复氧化性损伤功能的活性口袋结合。通过对两种筛选方法的对比,证明同步竞争法更加快速高效,对其他蛋白核酸适配体筛选方法的选择具有一定的指导意义。得到的适配体有望用于OGG1功能调控,以抑制其修复功能。     

Capillary electrophoresis–based immunoassay and aptamer assay: A review

Over the last two decades, the group of techniques called affinity probe CE has been widely used for the detection and the determination of several types of biomolecules with high sensitivity. These techniques combine the low sample consumption and high separation power of CE with the selectivity of the probe to the target molecule. The assays can be defined according to the type of probe used: CE immunoassays, with an antibody as the probe, or aptamer-based CE, with an aptamer as the probe. Immunoassays are generally divided into homogeneous and heterogeneous groups, and homogeneous variant can be further performed in competitive or noncompetitive formats. Interacting partners are free in solution at homogeneous assay, as opposed to heterogeneous analyses, where one of them is immobilized onto a solid support. Highly sensitive fluorescence, chemiluminescence or electrochemical detections were typically used in this type of study. The use of the aptamers as probes has several advantages over antibodies such as shorter generation time, higher thermal stability, lower price, and lower variability. The aptamer-based CE technique was in practice utilized for the determination of proteins in biological fluids and environmentally or clinically important small molecules. Both techniques were also transferred to microchip. This review is focused on theoretical principles of these techniques and a summary of their applications in research.     

2020年毛细管电泳技术年度回顾

该文为2020年毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)技术年度回顾。归纳总结了以“capillary electrophoresis-mass spectrometry”或“capillary isoelectric focusing”或“micellar electrokinetic chromatography”或“capillary electrophoresis”为关键词在ISI Web of Science数据库中进行主题检索得到的2020年CE技术相关研究论文222篇,以及中文期刊《分析化学》和《色谱》中CE技术相关的研究论文37篇。对2020年影响因子(IF)≥5.0的Analytical Chemistry, Food Chemistry, Analytica Chimica Acta和Talanta等13本期刊的38篇文章报道的科研工作作了逐一介绍;对IF<5.0的期刊中CE技术报道较为集中的Journal of Chromatography A和Electrophoresis两本分析化学类期刊发表40篇文章中的代表性内容作了综合介绍;对重要的中文期刊《分析化学》出版的“核酸适配体专刊”和《色谱》出版的2期CE技术专刊所收录的37篇文章中的工作作了总体介绍。总体来说,2020年CE技术发展趋势仍以毛细管电泳-质谱(CE-MS)的新方法和新应用最为突出,主要集中在CE-MS与电化学检测、固相萃取以及多种毛细管电泳模式的联用方面,CE-MS接口相关的报道较前几年有所减少;常规CE技术则以胶束电动毛细管色谱(MEKC)在复杂样本分析、浓缩富集应用为主,尤其在食品和药品等复杂基质样本分析方面的报道较为集中;此外,我国CE相关领域专家学者的科研成果涵盖了CE在生命科学、临床医学、医药研发、环境科学、天然产物、食品分析等领域的应用,代表了国内CE科研应用水平和现状。     

CE with electrochemical detection for investigation of label-free recognition of amino acid amides by guanine-rich DNA aptamers

In this work, we report a simple and effective investigation into adaptive interactions between guanine-rich DNA aptamers and amino acid amides by CE with electrochemical (EC) detection. Argininamide (Arm) and tyrosinamide (Tym) were chosen as model molecules. On a copper electrode, Arm generated a good EC signal in 60 mM NaOH at 0.7 V (vs Ag/AgCl), while Tym was detected well on a platinum electrode at 1.3 V in 20 mM phosphate of pH 7.0. Based on their EC properties, the ligands themselves were used as indicators for the adaptive interactions investigated by CE-EC, making any step of labeling and/or modification of aptamers with indicators exempted. Hydrophilic ionic liquid was used as an additive in running buffer of CE to improve the sensitivity of Arm detection, whereas the additive was not used for Tym detection due to its negative effect. Two guanine-rich DNA aptamers were used for molecular recognition of Arm and Tym. When the aptamers were incubated with ligands, they bound the model molecules with high affinity and specificity, reflected by obvious decreases in the signals of ligands but no changes in those of the control molecules. However, the ligands were hardly affected by the control ssDNAs after incubation. The results revealed the specific recognition of Arm and Tym by the aptamers. The mechanisms for binding model molecules by aptamers were discussed. Not as expected, these aptamers were not to form the G-quartets, which were generally responsible for binding the ligands when the guanine-rich aptamers were used.