bck

收藏本站

基于DNA纳米技术与原子力显微镜高分辨成像的精准基因检测研究与应用

【摘要】:DNA纳米技术是纳米科学领域的一门新兴学科,它是利用DNA依据碱基互补配对原则通过自组装行为构建成为各种维度的空间结构,具有长远的开发应用价值。DNA纳米技术的发展史可追溯到上世纪80年代中期由美国科学家N.C.Seeman开创的交叉结结构,至今已足足历经35年的飞速发展,它涵盖了DNA拼块自组装、DNA折纸术以及DNA纳米器件应用等多个方向的研究。DNA纳米材料由于具有其他传统纳米材料无法比拟的优越性,而迅速成为数学、物理、化学、计算机以及生物医学等多个学科领域的宠儿。本文通过回顾DNA纳米技术的发展史,综述性地探讨了目前DNA纳米技术在各个学科领域的前沿进展,并重点关注DNA纳米技术在生物医学尤其是遗传学领域的应用。本论文的研究主要是对当前现有DNA自组装技术进一步的理解和发展,并致力于遗传学和精准医学检测领域一些目前亟待解决的关键问题。所开展的研究工作主要包括以下几个方面:第一部分——基于DNA折纸标记的单分子单倍体分型技术。随着国际人类基因组计划的完成以及当前高通量测序技术的飞速发展,转化医学以及精准医疗等领域对遗传检测分析方法的需求也越来越高。然而目前的测序技术仍然面临着巨大的挑战,由于仪器读长的限制使得无法获取完整的DNA长片段信息。传统的单倍型检测分析方法或因为模拟计算的不精确性,或因为实验技术的复杂性而导致信息获取较为困难。在本文的研究中,我们以DNA折纸结构作为可视化探针对目标基因多态性位点进行特异性标记,通过原子力显微镜扫描得到的折纸探针图形信号直接转化为长片段目标基因的单倍型信息,并初步实现了对单分子DNA高分辨率的单倍体分型检测。这一研究不仅弥补了当前测序以及实验室基因型检测技术难以解决的问题,而且发展了一种基于DNA纳米技术与原子力显微镜相结合的新颖遗传信息检测分析方法,未来有希望应用于更广泛的基因组学分析研究,也为DNA自组装技术在生物医学领域的应用提供新的思路。第二部分——基于DNA折纸标记的乙肝病毒基因型单分子检测。在前一章完成了基于DNA折纸标记识别长片段目标基因单倍型的前期工作基础上,我们进一步深入探讨DNA纳米技术应用于精准医学检测领域的方向。如何精确诊断、预测疾病的发生发展以及提高病人的生存率,是当今生物医学研究面临的重大挑战。提高检测方法的特异性和灵敏度是解决这一难题的途径之一。传统常见的基因检测方法(如PCR、RT-PCR或测序)都是通过扩增基因组模板分子放大叠加信号来识别基因型信息。这种方式只能反映出基因组的总体遗传信息,但对于少量的罕见变异却常常被放大叠加信号所掩盖而忽略。只有实现单个分子水平上的检测才能真正做到精准的遗传信息识别。病毒基因型的精准检测对于诊断、治疗病毒感染型疾病非常关键。当前传统的检测方法大多依赖于病毒标志物的浓度水平,经常会由于患者处于病毒感染的“窗口期”而出现错检漏检的可能性,从而耽误疾病治疗的黄金时期。因此在这项研究中我们以乙型肝炎病毒(HBV)为例,通过建立一套针对不同基因型HBV的DNA折纸靶向识别探针,借助原子力显微镜(AFM)的高分辨率成像直接读取病毒DNA的遗传变异信息,从而准确判定乙肝病毒的基因型。在后续的实证研究中,我们以11例临床血液样本中提取的HBV DNA分子为研究对象,通过原子力显微成像进行单盲检测,分型结果与一代测序分析结果保持高度一致,由此验证了该检测方法高度的特异性。此外,灵敏度也是考察检测方法是否高效的金标准之一。经过多次反复测试和稳定性评估,最终发现该方法的最低检测限可达10 pM,其灵敏度要优于目前大多数现有的检测方法。研究结果表明,这种基于DNA纳米技术与原子力高分辨显微成像相结合的乙肝病毒基因型分析方法的是稳定可靠的,在未来将有望成为实验室或临床鉴定HBV基因型的一种有力手段。在论文的最后部分,对DNA纳米技术未来的发展进行一些前瞻性的展望,并介绍几个未来在多学科领域可能应用的畅想。也由此可以预见,即使DNA纳米技术目前的研究进展还无法与传统纳米材料相提并论,但是DNA纳米材料在越来越多跨学科交叉研究项目中的应用已经成为一种趋势。DNA纳米技术这门冉冉升起的新兴学科将拥有广阔的应用前景和研究价值,必将在未来各个科学领域大展宏图。

下载App查看全文

(如何获取全文? 欢迎:、、)

支持CAJ、PDF文件格式


【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王豆;许冠;王洪永;何森;卜书海;郑雪莉;;中国圈养林麝微卫星DNA多样性研究[J];兽类学报;2019年06期
2 王若湛;;探讨DNA鉴定技术在法医物证学中的应用[J];世界最新医学信息文摘;2019年85期
3 刘敏;;基于科学思维的“DNA是主要的遗传物质”教学设计[J];教育观察;2019年30期
4 刘涛;;关于几种植物材料DNA含量差异性的研究[J];中学生物学;2019年03期
5 陈从周;;DNA折纸术——全编程的信息工具[J];广州大学学报(自然科学版);2019年01期
6 Jiaojiao Zhang;Feng Li;Dayong Yang;;DNA: From Carrier of Genetic Information to Polymeric Materials[J];Transactions of Tianjin University;2019年04期
7 赵海燕;石晓龙;;DNA Tile 计算简述[J];广州大学学报(自然科学版);2019年02期
8 李文送;;DNA甲基化及其生物学功能[J];生物学教学;2014年09期
9 刘庆华;茹慧香;;“DNA是主要的遗传物质”教学设计[J];中学生物教学;2016年07期
10 丁思思;袁华;罗小虎;李高峰;;植物DNA粗提取与鉴定的简便方法[J];中学生物教学;2016年19期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘冰;王旭;赵梦真;晁洁;樊春海;;基于DNA折纸术的纳米金棒精密修饰[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第二十八分会:化学生物学[C];2016年
2 刘冬生;李闯;程恩隽;邢永政;金娟;;DNA超分子水凝胶及其应用[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第二十四分会:超分子组装与软物质材料[C];2016年
3 Kaiying Cheng;Hong Xu;Xuanyi Chen;Liangyan Wang;Bing Tian;Ye Zhao;Yuejin Hua;;Structural basis for DNA 5′-end resection by RecJ[A];第五届中国结构生物学学术讨论会摘要集[C];2016年
4 陈南迪;覃诗雅;羊小海;王青;翦立新;王柯敏;;“传感-治疗”的DNA纳米装置在协同杀伤循环肿瘤细胞的应用[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第三十八分会:纳米生物效应与纳米药物化学[C];2016年
5 刘晔华;陈锦艳;江雁;张坚磊;穆红;;磁珠法提取金黄色葡萄球菌基因组DNA的评价[A];第七届中国临床微生物学大会暨微生物学与免疫学论坛论文汇编[C];2016年
6 谭磊;孙悦;周湘;刘伟;;多头蚴核糖体DNA及线粒体DNA多态性研究[A];中国畜牧兽医学会兽医寄生虫学分会第十三次学术研讨会论文集[C];2015年
7 叶俏;沈洁;严婷婷;王宙政;;原发性干燥综合征患者血浆循环DNA与疾病活动相关性研究[A];2015年浙江省风湿病学学术年会论文汇编[C];2015年
8 周嘉嘉;FriederikeSchmid;;计算模拟研究DNA和聚电解质的结合[A];2015年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题E 高分子理论计算模拟[C];2015年
9 Yuan Zhang;Yanlong Chen;Gaigai Xu;Chen Lan;Shaige Xia;Wenjie Zhao;Shusheng Zhang;;Endogenous DNA adducts method establishment and Human Biomonitoring[A];河南省化学会2016年学术年会论文摘要集[C];2016年
10 孙觅;辛丽斐;刘宏;;基于浓差电池原理高灵敏检测DNA的传感器[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第四分会:生物分析和生物传感[C];2016年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘雨双;基于DNA链置换反应动力学和GFET对DNA甲基化的检测[D];内蒙古农业大学;2019年
2 张保柱;DNA适体基荧光金属纳米簇对金属离子及生物分子的turn-on检测[D];山西大学;2019年
3 李锦;基于螺吡喃分子开关的G—四链体DNA荧光探针的构建与应用研究[D];西北大学;2019年
4 于秋彦;DNA诱导的纳米粒子自组装的分子动力学模拟及嵌段共聚物的自洽场理论模拟研究[D];南京大学;2019年
5 王路;利用DNA条形码与形态相结合的方法对亚历山大塔玛复合种和夜光藻的内共生绿藻进行系统分类学研究[D];厦门大学;2017年
6 郑心如;DNA双链断裂修复调控蛋白筛选及调控机制研究[D];厦门大学;2017年
7 郑涛;DNA磷硫酰化修饰蛋白DndEi的功能和磷硫酰化修饰频率的研究[D];上海交通大学;2017年
8 郭斌;基于DNA自组装纳米结构的生物传感新方法研究[D];重庆医科大学;2019年
9 周晓燕;基于功能性DNA纳米结构的等温扩增检测方法研究[D];重庆医科大学;2019年
10 李新;载多柔吡星DNA自组装纳米折纸对人卵巢癌靶向治疗的实验研究[D];武汉大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 康佳鑫;DNA序列表示及相似性比较[D];哈尔滨师范大学;2019年
2 谷璐婷;裂殖酵母Clr1蛋白在DNA损伤应答中的分子机制探究[D];重庆医科大学;2019年
3 晏小玉;基于链置换扩增和DNA酶的HIV相关基因荧光传感检测新方法研究[D];重庆医科大学;2019年
4 杨珍琴;DNA计算模型在NP-完全问题中的应用[D];安徽理工大学;2019年
5 常凡;基于新型二维碳材料石墨炔检测结核分枝杆菌及其耐药基因的一步式DNA荧光传感策略[D];重庆医科大学;2019年
6 杨盛慧;NTHi-DNA诱导的IFN-I上调宿主炎性应答及对不可分型流感嗜血杆菌易感性影响的初步研究[D];重庆医科大学;2019年
7 马洪敏;基于3D DNA Walker和ESDR检测BRCA1的荧光新方法研究[D];重庆医科大学;2019年
8 袁长婧;高度整合熵驱动与酶切反应构建双层三维DNA步行传感器用于HIV的检测[D];重庆医科大学;2019年
9 王棒;氧化还原刺激响应DNA动态自组装及DNA辅助金纳米粒子构象可控结构制备[D];合肥工业大学;2019年
10 吴昌云;基于DNA甲基转移酶为靶点的小分子化合物的设计与合成研究[D];贵州大学;2015年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 亚尼弗·埃利奇 本报记者 沈春蕾 整理;[N];中国科学报;2020年
2 黄辛;[N];科学时报;2011年
3 本报记者 辛明;[N];中国青年报;2011年
4 本报记者 欧阳晓红 韩宋辉;[N];经济观察报;2015年
5 深圳特区报首席记者 孙锦;[N];深圳特区报;2018年
6 记者 冯卫东;[N];科技日报;2018年
7 本报记者 李禾;[N];科技日报;2019年
8 记者 刘霞;[N];科技日报;2019年
9 任芳言;[N];中国科学报;2019年
10 记者 冯卫东;[N];科技日报;2019年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978


{bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育app}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bckbet}|
{uc8}| {uc8体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐城}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {UC体育}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}|