核酸适配体-癌症研究的分子工具

谭蔚泓^1,2

¹分子科学与分子医学实验室，化学生物传感与计量学国家重点实验室（湖南大学），湖南大学化学化工学院，湖南大学生物学院，湖南大学分子工程与诊疗学协同创新中心，湖南，长沙，410082
²美国弗罗里达大学化学系，佛罗里达大学生物纳米学中心，医学院癌症中心大脑研究所，美国弗罗里达大学，32611-7200

*Email: tan@chem.ufl.edu

疾病标志物分子探针的发展有助于更全面的了解疾病的分子机理，但是此类分子工具在医药的临床应用研究中一直非常匮乏。最近，科学家们发现了一种新型的分子探针，称之为核酸适配体。它是由DNA/RNA单链构成的核酸分子，可特异性地识别单个蛋白、小分子。基于此，我们首创了以完整的细胞为筛选靶标的核酸适体细胞筛选新方法（Cell-SELEX），该方法简单、快速、并具有可重复性。通过这种筛选方法，我们得到了多种疾病的核酸适配体探针，并将之用于生物医学的前沿研究中，包括癌症的超灵敏检测、分子成像、药物的靶向输送，尤其是癌症生物标志物的发现。这些崭新的分子工具为分子医学和转化医学的更深入发展建立了一个革命性的科学平台。本报告将介绍我们在核酸适体研究领域的最新研究进展，特别是在分子工程、癌症的生物标志物，纳米生物医学及诊疗学中的应用。

关键词：核酸适配体；纳米生物医学；生物医学；Cell-SELEX；分子工具；癌症研究

参考文献

[1]Tan,W.; Fang, X.Aptamers Selected by Cell-SELEXfor Theranostics, Springer, March, 2015, 352 pp
[2] Liang,C.; Guo, B.; Wu, H.; Shao, N.; Li, D.; Liu, J.; Dang, L.; Wang, C.; Li, H.; Li, S.;Lau, W.; Yang, Z.; Lu, C.; He, X.; Au, D.; Pan, X.; Zhang, B.; Lu, C.; Zhang, H.; Yue, K.; Qian, A.; Shang, P.; Xu, J.; Xiao, L.; Bian, Z.;Tan, W.; Liang, Z.;He, F.; Zhang, L.; Lu, A.; Zhang, G.Nature Medicine, 2015, 21: 288.
[3] Fan, H.; Zhao, Z.;Yan, G.; Zhang, X.; Yang, C.; Meng, H.; Liu, H.; Tan, W.Angewandte Chemie, International Edition,2015, 54: 4801.
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The Molecular Foundation of Cancer: A Chemical Biology Approach

Weihong Tan^1,2

¹ State Molecular Science and Biomedicine Laboratory, State Key Laboratoryof Chemo/Biosensing and Chemometrics, College of Chemistry and Chemical Engineering, College of Biology, and Collaborative Innovation Center for Molecular Engineering and Theronastics, Hunan University, Changsha 410082, China
²Department of Chemistry and Dept. of Physiology Functional Genomics, Health Cancer Center and Center for Research at the Interface of Bio/nano, H. Lee Moffitt Cancer Center & Research Institute, UF Genetics Institute and McKnight Brain Institute, University of Florida,Gainesville, FL 32611-7200

A full understanding of the molecular basis of diseases depends on the development of molecular probes able to recognize disease targets of interest. Until very recently, such tools have been absent from the clinical practice of medicine. The newest molecular probe, and one that holds most promise, is a new class of designer nucleic acids, termed aptamers, which are single-stranded DNA/RNA able to recognize specific targets, such as single proteins and even small molecules. Recently, we applied a simple, fast and reproducible cell-based aptamer selection strategy called Cell-SELEX which uses whole, intact cells as the target for aptamer selection. This selection processthen generates multiple aptamers for the specific recognition of biological cells, but without the need for prior knowledge about the signature of target cell-surface molecules. The selected aptamers have dissociation constants in the nanomolar to picomolar range. Thus far, we have selected aptamer probes for many different diseases, and used them to carry out studies at the vanguard of biomedical science, including ultrasensitive detection of tumors, molecular imaging, targeted drug delivery, and, most critically, cancer biomarker discovery. Taken together, these molecular level tools form a solid scientific platform from which to pursue advanced studies in molecular medicine. We will report our most recent progress in this exciting research area, especially in molecular engineering and molecular elucidation of cancer biomarkers and theranostics.

谭蔚泓，中国科学院院士，1993年美国密西根大学博士，现任化学生物传感与计量学国家重点实验室（湖南大学）主任，湖南大学化学化工学院、生物学院教授，湖南大学2011分子工程与诊疗学协同创新中心主任，兼任佛罗里达大学杰出教授。2000年国家杰出青年基金B获得者、2010年国家973重大科学研究计划（蛋白质组）首席科学家，2012年国家自然基金会创新群体负责人，2013年度“高等学校学科创新引智计划”国家化学生物学创新引智基地（“111计划”）带头人。担任国家自然科学基金委化学部咨询委员会委员，科技部重大研究计划专家组成员等。曾任美国《Anal Chem》杂志副主编， 现任由中国化学会和英国皇家化学会共同主办的“分析化学前沿”杂志主编， 以及JACS, ACS Nano、Chemical Science、中国科学化学，国家科学评论等国内外杂志编委。 谭蔚泓教授在Science、PNAS、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed. 和Nature系列等国际知名学术刊物上发表学术论文510余篇，H-index 93，他引28,000多次。2014、2015年入选汤森路透全球高被引研究人员名单。研究成果2013年获湖南省自然科学奖一等奖，2014年获国家自然科学奖二等奖。

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