恶性肿瘤现已成为严重威胁人类生命健康的重大疾病之一。因此，癌症标志物的灵敏检测和抗肿瘤药物的研发与筛选在当今的医学领域中具有重要的理论意义和应用价值。2009年三位美国科学家由于“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体”而获得了诺贝尔医学奖，使得端粒酶成为引人注目的抗肿瘤治疗新靶点之一。正常细胞中，随着细胞分裂，端粒长度缩短，细胞凋亡。而在癌细胞内，端粒酶能以其RNA 作为

模板，以其蛋白质亚基作为拟转录酶，延长端粒，维持端粒长度的稳定，使得癌细胞永生化。因此，端粒酶的激活与恶性肿瘤的发生有高度相关性，是一种广谱性的恶性肿瘤标示物。可靠检测端粒酶活性，对于恶性肿瘤的早期诊断具有重要意义。在生物样本中端粒酶是低丰度的，且生物样本成分复杂，准确检测面临挑战。针对端粒酶活性检测迫切需要解决的科学问题，本研究团队利用核酸分子的可编辑性及构型和功能的多样性，提出核酸信号放大生物传感机制，确保高特异性、高灵敏度检测端粒酶活性，建立了无需PCR扩增的信号放大新方法、细胞内原位分析的荧光成像法和便携价廉的即时检测法，确保了端粒酶活性检测灵敏度和可靠性，并为疾病快速筛查提供了价廉易行的新方法。

作为一种重要的疾病标志物，对于端粒酶活性进行有效调控对于恶性肿瘤治疗是非常重要的。国内外研究者已发现五种调控端粒酶活性的途经。其中之一就是在端粒DNA 末端形成稳定的G-四链体结构，以此阻止端粒酶RNA 与端粒DNA 的结合，这样端粒酶就无法延长端粒，从而抑制肿瘤细胞的无限增殖。因此，筛选端粒酶抑制剂（即G 四链体配体）是以端粒酶为靶点的抗肿瘤研究所面临的重要课题。目前缺乏生物亲和性好、高度专一性的端粒酶抑制剂。为了能快速、低成本的从大量化合物中筛选出性能优良的G-四链体配体筛选，亟需有效的筛选方法。针对端粒酶抑制剂筛选所面临的挑战，本研究团队开展了较为系统深入的工作，建立了筛选端粒酶抑制剂的新方法。以天然的中药单体作为模型分子，本课题组首次建立了简便易行筛选G-四链体配体的电化学方法。现有的G-四链体配体筛选方法无法实现高通量筛选，很难从大量化合物中快速筛选出有效的G-四链体配体。本课题组基于G-四链体配体引起核酸探针的构型转变，建立了在均相溶液中快速筛选G-四链体配体的高通量方法。

本研究项目属于分析化学与生命科学学科交叉领域的基础研究类项目。针对目前以端粒酶为靶点的肿瘤诊疗研究所面临的挑战，即亟需在单细胞水平、便携式或原位可靠灵敏检测端粒酶活性的方法，缺乏生物亲和性好、高度专一性的端粒酶抑制剂，缺乏高通量筛选端粒酶抑制剂的方法等问题，本课题组系统深入地开展了相关研究工作。其主要创新点如下：

1) 鉴于疾病标志物在样本中丰度较低，干扰物质多，提出了生物传感新机制，建立了多种核酸信号放大法，用于痕量物质的可靠检测，为高灵敏检测提供了新思路；

2）目前端粒酶活性检测都是通过分析大量细胞获得群体平均数据，无法揭示不同细胞之间端粒酶酶活性方面存在的差异。结合核酸信号放大技术和纳米生物技术，建立了单细胞水平检测端粒酶活性的新方法，可揭示不同细胞系中端粒酶活性的差异；

3)疾病标志物的即时检测对于疾病的快速筛查至关重要，本项目提出了即时检测新机制，利用价廉便携的气压计和化学发光仪及人眼为检测工具，建立了便携式检测端粒酶活性的气压法、化学发光法和可视化法。

4）已报道的相关研究都是检测肿瘤细胞中提取出来的端粒酶的活性，原位分析能够更真实的反映端粒酶活性。本项目建立了原位分析肿瘤细胞内端粒酶活性的方法。

5） 端粒酶抑制剂具有抗肿瘤的潜质，本项目构建了多种低成本、快速筛选端粒酶抑制剂的新方法。缺乏高通量筛选方法严重制约端粒酶抑制剂的筛选，以天然的中药单体作为模型分子，首次发展了低成本、快速、高通量筛选G-四链体配体新方法。

以上研究获得三个国家自然科学基金项目（20705017、21075079、21375086）和教育部新世纪优秀人才支持计划（NCET-10-0557）等项目资助。授权国家发明专利3项。在Analytical Chemistry、Chemical Communications、Biosensors & Bioelectronics等期刊发表研究论文43篇。本项目的5篇代表作中，化学类SCI 顶级（Top of Chemistry）期刊论文2篇、工程类SCI顶级（Top of Engineering）期刊论文3篇，包括Analytical Chemistry（2篇，IF=8.008）、Biosensors & Bioelectronics（3篇，IF=12.545）等。论文发表后，得到国内外同行专家的高度评价和广泛引用，5篇代表作在Web of Science 核心合集的他引总次数为172次，单篇最高SCI他引49次。这些研究工作已被Chemical Review、Chemical Science、Analytical Chemistry、Nucleic Acids Research、Theranostics、Nanoscale、Biosensors & Bioelectronics、ACS Applied Materials & Interfaces、Chemical Communications 等40 余种SCI 源期刊引用。另外，鉴于我们在端粒酶方面的研究，Luminescence 主编邀请我们撰写端粒酶活性检测综述文章。这些研究成果具有重要的科学意义，为生物传感与分析的基础研究提供了具有重要参考价值的研究资料。研究成果于2018年获陕西高等学校科学技术一等奖。