雏鹰风采特辑 | 高铭萱:求知若饥,虚心若愚

学术   其他   2024-04-01 10:14   重庆  

在医学研究的殿堂,青年学者们犹如雏鹰展翅,清亮的声音响彻整个领域。他们以严谨的科学态度,扎实的基础知识,深入探索医学奥秘,为解决临床难题提供强有力的支撑。他们在实验室埋头苦干,在学术舞台上崭露头角,为医学进步贡献中国智慧。



桐花万里丹山路,雏凤清于老凤声 | 个人风采




高铭萱

陆军军医大学第一附属医院检验科

主要研究方向:纳米材料合成及其在乳腺癌临床诊疗中的应用。


高铭萱1987年6月生,理学博士,教授,副研究员,博士生导师,现任陆军军医大学第一附属医院(西南医院)检验科PI。2016年于西南大学化学化工学院获得分析化学博士学位,2017-2019年于美国亚利桑那州立大学生物设计研究所从事博士后研究工作,2019年通过陆军军医大学人才引进全职回国从事科研工作。

学术成果:近3年以第一作者及通信作者在ACS Nano、Anal Chem、Mater Today Nano等发表SCI论文8篇,其中影响因子大于10分的有3篇。获得中国及美国专利授权5项,负责国家自然科学基金面上项目1项,国家自然科学基金青年基金项目1项,科技部国家重点研发计划子课题1项,陆军军医大学引进人才经费1项;担任《国际检验医学杂志》青年编委。


探寻科研之路







科研之路









0 1

基于末端双茎锁式探针检测平台的构建及其在乳腺癌miRNAs多重检测中的应用


























本研究中,我们团队针对传统滚环扩增反应(RCA)所使用的锁式结构探针所面临的灵敏度以及特异性问题,通过改变锁式探针的二级结构,同时解决上述两个问题。在padlock两端增加茎环接口,一方面增加结合的特异性,另一方面减少非特异性成环的可能性,将这种新型的锁式探针成为双茎环锁式探针(DSLP,图1)。该研究发表于纳米科技领域顶级期刊ACS Nano(DOI: 10.1021/acsnano.3c07721)。


图1 双茎环锁式探针的设计原理


通过对4种类似于DSLP的锁式探针进行对比,发现使用DSLP之后阴性信号可以被极大延迟。通过分子动力学模拟显示,当存在双茎环时,由于位阻原因导致在没有靶标时,DSLP的3’和5’端难以进入聚合酶口袋,因此不易发生非特异性成环(图2)。


图2 分子动力学模拟DSLP与DNA连接酶之间的相互作用及能量关系


进一步的研究发现,该方法不仅在不同长度的锁式探针中都具有一致的效应,同时在针对不同类型以及不同长短的靶标时也具有同样的优势,并且该方法可以识别不同位置的单碱基或多碱基突变。相较于传统的锁式探针结构,DSLP在不借助其他扩增方案时即可提高1000倍RCA的检测能力(10-15 mol/L,图3)。该方法可用于临床样本中的多靶标同时检测,并且相较于单一靶标有更好的检测效能。



图3 不同长度的DSLP及在针对不同类型靶标时均具有一致的检测性能优势






0 2

基于DNA/酶电路系统的乳腺癌tsRNA检测技术


























传统的DNA电路普遍将核酸作为控制反应的“核心机构”,通过调控核酸序列或空间结构实现检测。这使得该类方法存在一些问题,例如,核酸序列环环相扣,高耦合度导致系统易被污染,以及在面对多靶同检的需求导致设计难度成倍增加。针对该问题,我们团队考虑将酶组合形成功能化的内聚酶基模块,并将模块间通过核酸作为接口进行连接,从而构建新型酶电路——逆转录切刻指数扩增截断反应(RT-NExT)。该方法的优势在于:1)焦点分离,可实现针对模块的单独开发;2)松散的模块结构不易产生交叉污染;3)方便的模块分离、解耦与升级,可单独调试(图4)。 该研究成果以封面论文形式于2022年发表于分析化学领域顶级期刊Anal Chem(DOI:10.1021/acs.analchem.2c04010)。 



图4 RT-NExT反应设计原理


在该反应中我们将DNA视为钥匙,而酶则作为被锁定的模块,只有当钥匙与锁芯匹配(碱基互补)时,才能够实现解锁并启动相应的酶基模块,并释放下一把钥匙用于启动下一段反应。


通过对不同类型的酶进行调试组合,我们构建了三组酶基模块,并且实现了任意模块的两两组合以及三个模块的组合,各种组合方式均能较好的实现预期效果。因此,我们认为高度内聚的酶基模块以及仅依靠DNA进行连接的松散耦合,可以较好的避免假阳性的信号产生(图5)。


图5 任意两两组合及三个模块共同组合的酶电路检测效果


由于酶反应的专一性及高效性,我们可以实现对低至10-18 mol/L tsRNA的快速高灵敏检测,检测时间小于10 min,其对非靶标的抗干扰能力较好,以及对不同类型的单碱基突变均有较好的识别能力,我们认为这是一种快速、特异、高灵敏的检测技术(图6)。将该方法用于乳腺癌患者及健康人群血样中tsRNA的检测,与RT-PCR相比具有较好的一致性。


图6 RT-NExT检测方法的线性范围及检测性能考察




团队展示


陆军军医大学第一附属医院(西南医院)检验科团队


陆军军医大学第一附属医院(西南医院)作为一所大型的综合性三级甲等医院,检验科是国家检验医学临床重点专科、国家医学检验临床医学研究中心核心单位、首批军队临床重点专科、重庆市临床重点专科(精品项目)、重庆市重点实验室,连续九年上榜复旦大学中国医院检验医学专科声誉排行榜正榜,主要研究方向是生物传感器与纳米生物技术研究,重大疾病新型分子和感染性病原微生物快速、准确监控关键技术研究。


科研平台设备覆盖了生物传感器与纳米生物技术研究、重大疾病新型分子诊断技术与监测试剂的研究、高效抗体制备及现场快速监测关键技术研究、太赫兹波与生物大分子相互作用及关键技术的研究、重要病原微生物致病监测与防控策略研究。研究团队拥有Luminex 200液态芯片监测平台、Illumina公司Next Seq CN500高通量测序仪、ABI公司3130 DNA测序仪、数字PCR仪、流式细胞仪、电子束蒸发镀膜仪、溅射镀膜仪、激光共聚焦显微镜、倒置荧光显微镜、荧光定量PCR仪、核酸测定仪、电泳仪、凝胶成像系统、Beckman冷冻离心机、双面对准光刻机、超速和高速低温离心机、图像分析系统等完备的科研平台。


科室先后承担了国家“973”“863” 计划、国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目等81项,研究经费总计1.05亿元,在这些项目支持下在 New Engl J Med、Sci Adv 等 SCI 杂志发表论文 150 余篇,近5年发表SCI论文82篇,总IF:844.1分,单篇IF最高为158.5分,IF>10分的有24篇;获国家科技进步二等奖、中华预防医学科学技术一等奖、军队科技进步一等奖等 33 项科技成果奖励。




END



编辑:宣艳艳    审校:张耀元





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