利用金纳米颗粒探测酶的活性

用肉眼就可以分辨一个样品中是否存在有活性的酶吗?中科院长春应化所的曲晓刚研究员等最近通过将金纳米颗粒同酶的基体结合,来测试酶的活性,该方法能够给出肉眼可以分辨的信号。

人端粒酶在超过85%的肿瘤细胞中过表达,而在正常细胞中几乎不表达,因此端粒酶不仅可以作为肿瘤治疗的一个特殊靶点,同时在肿瘤的早期诊断中也具有重要意义。现在应用最广的端粒酶检测方法是由杰里·肖(Jerry W. Shay)实验室发明的端粒重复序列扩增法(TRAP)。他们是将端粒酶反应产物利用聚合酶链式反应(PCR)扩增,再通过电泳观察PCR反应产物来确定端粒酶活性。方法虽然灵敏度高,但却伴随着PCR引起的假阳性,假阴性等缺点。为了克服这些缺点,人们尝试用其它方法检测端粒酶活性,但大多会带来一些其它的问题如复杂的操作步骤,需要特殊的仪器,灵敏度不足等,因此无法被广泛应用。

最近中国科学院长春应用化学研究所曲晓刚研究员及其研究团队发明了一种新的利用DNA修饰的纳米金比色法,可用于微量端粒酶活性的快速检测。

该方法是将端粒酶的底物DNA共价连接在纳米金的表面,在端粒酶存在时,底物DNA可以被延伸成为长的端粒DNA。在一定的盐离子浓度下,这些长链DNA可以保护纳米金不发生聚集,而未被延伸的纳米金则会发生不可逆的聚集,并伴随着颜色变化。这样人们就可以直接通过肉眼观察纳米金颜色变化实现端粒酶活性的检测。

这种方法操作简单,且具有高灵敏度。由于不依赖PCR反应,所以使得端粒酶活性检测更加准确。该方法不需要特殊仪器,价格低廉,通过观察纳米金颜色变化,可以实现端粒酶活性的高通量检测。这些特点都有利于该方法应用于肿瘤的早期诊断。另外,他们还尝试了以该方法为基础构建端粒酶抑制剂的高通量筛选平台,用于发现以端粒酶为特殊靶点的抗肿瘤药物先导化合物。

J. Wang et al., Small 2011; DOI: 10.1002/smll.201101938