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，抗肿瘤药物的研究、开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。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。因此，端粒酶活性的灵敏、可靠检测，对于恶性肿瘤的早期诊断具有重要意义。针对恶性肿瘤早期诊断问题迫切需要解决的科学问题，利用发夹型或G 四链体核酸探针分子识别的高特异性，以功能核酸（如DNAzyme、核酸适配体）为分子识别物质，以新材料（如金纳米材料、DNA 金属荧光纳米簇等）作为信号探针或信号转换元件，探索生物传感新策略，旨在发展简便易行、低成本、高灵敏、快速的生化分析和生物传感新方法，并将所建立的方法用于临床分子诊断和环境检测中。

    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。通过把功能核酸探针与纳米材料相结合，发展了一系列循环信号放大方法，实现无需PCR扩增灵敏检测端粒酶活性，单细胞水平检测端粒酶活性，并实现在细胞内成像分析肿瘤标示物。在此基础上，进一步拓展其生物分析应用，建立了高灵敏检测碱基突变、蛋白质的信号放大新技术。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。其主要创新点如下：1) 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；2) 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。首次建立了筛选G-四链体配体电化学方法，为端粒酶抑制剂的筛选提供新途径；3）发展了一系列循环信号放大方法，用于痕量物质的高灵敏、便携式检测，为高灵敏检测提供了新思路；4）基于脱氧鸟苷和G-四链体核酸的荧光调控能力，提出了基于核酸变构探针的信号转换新策略，发展了无需标记生物传感新方法， 解决了荧光标记带来的成本高、探针设计复杂的问题；5) 利用纳米材料的特性，构建了基于纳米材料荧光共振能量转移（FRET）的生化分析及传感新方法，并将其用于肿瘤标志物、蛋白质和环境污染物的检测和药物筛选。相比传统双标记的FRET 体系而言，这些方法具有价廉、简单、普适性强的优点。本项目紧密结合人类健康迫切需要解决的恶性肿瘤早期诊断问题，系统深入地研究如何构建特异性检测肿瘤标示物（如端粒酶）的新方法，探索研究抗肿瘤物质对端粒酶活性的调控。因此，本项目对于肿瘤早期诊断和抗肿瘤药物的筛选具有重要的理论和实际意义。

    这些研究成果共包括学术论文33篇，国家发明专利3项；其中英文论文33篇，被SCI收录论文33篇，SCI一区论文16篇，SCI 二区论文12篇论文，影响因子大于6的14篇论文，影响因子大于4的18篇论文。研究成果受到国内外学术界关注，截止2018年3月8日，已发表的研究论文总被引用达375 次，其中他引307次。这些研究工作已被Chemical Review、Chemical Science、Analytical Chemistry、Nucleic Acids Research、Theranostics、Nanoscale、Biosensors and Bioelectronics、ACS Applied Materials & Interfaces、Chemical Communications 等40 余种SCI 源期刊。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。