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基于元素标记策略的ICP-MS核酸分析方法研究

张湜溪  
【摘要】:电感耦合等离子体质谱(inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)是一种具有高灵敏度、多组分分析能力的元素分析工具。将元素标记策略与ICP-MS检测结合可以实现核酸的高灵敏度、多组分分析。本论文在此基础上建立了以下几种方法:基于纳米颗粒标记策略的高灵敏度多组分DNA检测方法;基于稀土元素标记及DSN扩增策略的多组分miRNA检测方法;基于稀土元素标记策略的DNA单碱基错配位置检测方法。本论文主要成果如下:1)建立了基于单粒子ICP-MS检测的多组分DNA分析方法。设计了金纳米粒子(AuNPs)、银纳米粒子(AgNPs)、铂纳米粒子(PtNPs)标记DNA探针,通过ICP-MS时间分辨模式检测了AuNPs、AgNPs、PtNPs,并建立了如下的定量关系:纳米粒子的颗粒浓度与瞬时脉冲信号频率成正比。在此基础上,通过DNA杂交反应捕获纳米粒子标记探针,实现了高灵敏度的多组分DNA检测。该方法检测DNA灵敏度为1 pM。2)建立了基于稀土元素标记及DSN(duplex specific nuclease)扩增策略的miRNA多组分分析方法。首先设计了稀土元素、生物素双标记DNA探针。为了验证该方法的多组分分析性能,选择Pr、Tb、Tm三种稀土元素对miR-141、let-7d、miR-21对应的DNA探针进行标记。通过DSN扩增反应,实现了miR-141、let-7d、miR-21三种miRNA的信号放大与多组分同时检测。该方法与没有信号放大的miRNA三明治杂交法比,灵敏度提高了14.5倍。3)提出了基于稀土元素标记策略的DNA单碱基错配位置检测方法,该方法能够实现长度为17个碱基的DNA序列与从5’端到3’端第2位、第4位等偶数位单碱基错配DNA序列的区分。在DNA三明治杂交检测的基础上加入只与磁性微球上的捕获链杂交的参比探针,校正实验操作和ICP-MS检测过程中的误差。用Tb、Tm两种稀土元素分别标记两种DNA探针,可对DNA链中的单碱基错配进行检测。


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