南京大学研究队关于分子化学属性分析的相关工作发表在《美国科学院院报》(PNAS)上

   日期:2019-05-15     浏览:34    
核心提示:记者从南京大学获悉,中科院院士、南京大学化学化工学院陈洪渊教授(上图右一)率领的研究团队,通过化学机制的创新,在国际上首次实现了在纳米尺度上进行分子化学属性分析的工作,大幅度提高了检测的准确率和检出率,相关工作发表在国际一流刊物《美国科学院院报》(PNAS)上。
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  记者从南京大学获悉,科院院士、南京大学化学化工学院陈洪渊教授(上图右一)率领的研究团队,通过化学机制的创新,在国际上首次实现了在纳米尺度上进行分子化学属性分析的工作,大幅度提高了检测的准确率和检出率,相关工作发表在国际一流刊物《美国科学院院报》(PNAS)上。

  科学仪器及科学研究的重要性:

  科学仪器是人类认识世界、获取信息的重要工具。据了解,诺贝尔奖自1901年首次颁发以来,因仪器设备获奖的超过23届,利用先进仪器设备获奖的超过25届。陈洪渊院士团队自2010年至今,围绕病变(如癌症等)的单个细胞,开发原创仪器,据介绍,此项成果可在纳秒及纳米水平尺度上,精准测量单个细胞内分子变化,为疾病诊疗提供更加准确的信息,为深入理解生命过程的化学本质提供技术手段。

  在大量的科学实验证明,人体内每个细胞的细胞膜上存在着一种cAMP(环式磷酸腺苷)的物质,有趣的是cAMP还有一个最显著的能力,就是使癌细胞变成健康细胞(这是难能可贵的)。

  癌细胞:

  癌细胞,是一种变异的细胞,是产生癌症的病源。癌细胞与正常细胞不同,有无限增殖、可转化和易转移三大特点,能够无限增殖并破坏正常的细胞组织。癌细胞除了分裂失控外(能进行多极分裂),还会局部侵入周遭正常组织甚至经由体内循环系统或淋巴系统转移到身体其他部分。

  肿瘤抗原:

  肿瘤抗原(tumorantigen)泛指在肿瘤发生、发展过程中新出现或过度表达的抗原物质。

  机体产生肿瘤抗原的可能机制为:①基因突变;②细胞癌变过程中使原本不表达的基因被激活;③抗原合成过程的某写环节发生异常(如糖基化异常导致蛋白质特殊降解产物的产生);④胚胎时期抗原或分化抗原的异常、异位表达;⑤某些基因产物尤其是信号转导分子的过度表达;⑥外源性基因(如病毒基因)的表达。

  癌细胞的表面有一种肿瘤抗原(CEA),它能生成相应的抗体阻止癌细胞的生长和发展,这种自我免疫力是癌细胞与生俱来的又一矛盾。

  逆转录酶:

  又称为依赖RNA的DNA聚合酶。1970年Temin等在致癌RNA病毒中发现了一种特殊的DNA聚合酶,该酶以RNA为模板,以dNTP为底物,tRNA(主要是色氨酸tRNA)为引物,在tRNA3'-OH末端上,根据碱基配对的原则,按5'-3'方向合成一条与RNA模板互补的DNA单链,这条DNA单链叫做互补DNA(complementaryDNA,CDNA)。

  当代分子生物学的卓越成就,逆转录酶,这种逆转录酶的作用是使RNA再把自己所收到的DNA发来的变异电报返送回去,迫使DNA恢复正常的复制功能,这样,癌细胞就变成了健康细胞。人体其实是由一个个细胞组成的社区。每个细胞照章行事,知道何时该生长分裂,也知道怎样和别的细胞结合,形成组织和器官。而构建不同组织的“图纸”,就是基因。

  逆转录酶是以RNA为模板指导三磷酸脱氧核苷酸合成互补DNA(cDNA)的酶。哺乳类C型病毒的反转录酶和鼠类B型病毒的反转录酶都是一条多肽链。鸟类RNA病毒的反转录酶则由两上亚基结构。真核生物中也都分离出具有不同结构的反转录酶。

  原癌基因、抑癌基因与癌细胞:

  原癌基因:

  肿瘤是由环境因素和遗传因素相互作用所导致的一类疾病,肿瘤的发生与基因的改变有关。癌基因和抑癌基因都是在细胞生长、增殖调控中起重要作用的基因。原癌基因(细胞癌基因)是指存在于生物正常细胞基因组中的癌基因。正常情况下,存在于基因组中的原癌基因处于低表达或不表达状态,并发挥重要的生理功能。但在某些条件下,如病毒感染、化学致癌物或辐射作用等,原癌基因可被异常激活,转变为癌基因,诱导细胞发生癌变。

  抑癌基因:

  抑癌基因(tumorsuppressorgenes),也称肿瘤抑制基因,或俗称抗癌基因,是一类存在于正常细胞内可抑制细胞生长并具有潜在抑癌作用的基因。抑癌基因在控制细胞生长、增殖及分化过程中起着十分重要的负调节作用,它与原癌基因相互制约,维持正负调节信号的相对稳定。当这类基因在发生突变、缺失或失活时可引起细胞恶性转化而导致肿瘤的发生。

  现代遗传学研究表明,人人体内都有原癌基因和抑癌基因,绝对不是人人体内都有癌细胞。原癌基因主管细胞分裂、增殖的周期,人的生长需要它。同时人体里还有抑癌基因,它可以抑制细胞的不正常增殖。平时,原癌基因和抑癌基因发挥着正常的作用,它们是细胞内正常的基因,但在致癌因素作用下,原癌基因和抑癌基因一旦发生基因突变,将无法正常调节细胞的分裂、增殖,细胞可以无限增殖传代,也就是细胞发生了癌变。因此,致癌因素是启动癌细胞生长的“钥匙”,主要包括精神因素、遗传因素、生活方式、某些化学物质等。致癌因素易诱发基因突变,多把“钥匙”一起用,才能启动“癌症程序”;“钥匙”越多,启动机会越大。也就是说,癌症是基因突变累积的结果,单个细胞的癌变并不能导致癌症,它可以被人体免疫系统识别并清理。我们还无法破解所有“钥匙”,也难以高效地清除全部癌细胞,因此还无法全面地攻克癌症。

  从上世纪80年代开始,陈洪渊就开始探索针对生命分析时空分析的技术和装置。进入21世纪后,他带领的团队开始对生命活动过程中的分子含量等变化进行探测,创建了“生命分析化学国家重点实验室”。

  在南京大学生命分析化学国家重点实验室,陈洪渊团队研制的“单细胞高时空分辨分子动态分析系统”占据了一整间约120平方米的实验室。“我们这套测量系统通过综合电化学、光学、质谱检测手段,可以探知细胞内的化学变化。你可以把它看作是‘化学显微镜’‘细胞放大镜’,它可以给每个细胞贴上分子标签。”陈洪渊介绍道,癌细胞是善于伪装自己的,这个仪器可以在细胞病变的最早期,对病变细胞进行有效的识别,剥开癌细胞的“画皮”,从而去帮助临床大夫进行诊疗。

  目前,陈洪渊院士团队的研究还在不断地探索深入中。据介绍,团队目前正在研究通过仪器获取单个活细胞内多种标志物动态变化的分子测量系统,实现对单个循环肿瘤细胞中多种癌症标志物的检测,解决当前单一标志物可信度低及多种癌症联合检测的问题。

  
 
日期: 2019-05-15
标签: 南京大学 大学 中科 中科院
 
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