项目名称：
肿瘤标志物电化学生物传感新方法研究
推荐单位意见：
该项目主要发展了一系列可用于肿瘤标志物高灵敏高特异分析的新型电化学生物传感方法，从核酸传感、免疫传感和适体传感三个方面开展了较为全面和立体的研究，建立了一套具有鲜明特色的疾病标志物分析的方法理论体系。整个项目取得了较好的研究成果，提交的8篇代表性论文全部为影响因子较高的高水平一区SCI论文，其中还包括化学类顶级期刊Journal of the American Chemical Scociety。该项目立项新颖，研究目标明确，设计合理，创新性强，实验方法先进，统计处理正确，数据真实可靠，有科学性和先进性。所取得的成果具有相当好的创新性和潜在的临床应用价值，能进一步为肿瘤的早期诊断提供理论基础和实验依据。该成果材料真实有效，相关栏目填写符合要求，推荐前公示无异议。同意推荐该项目申报湖南省自然科学奖。
项目简介：
肿瘤标志物的检测对肿瘤的早期诊断和治疗都有非常重要的意义，高灵敏、高特异的肿瘤标志物分析技术仍是科学家们的重要研究兴趣。肿瘤标志物除了蛋白质分子外，还包括小分子、肿瘤细胞、与肿瘤密切相关的单核苷多态性和癌基因等特异序列DNA等，其分析检测可以通过构建生物传感器来实现。蛋白类肿瘤标志物通常利用基于抗原-抗体特异识别反应原理的免疫传感器进行检测，核酸类肿瘤标志物则是利用基于碱基互补配对原理的DNA传感器进行检测。近年来发展的核酸适体也可作为肿瘤标志物识别分子通过建立适体传感技术进行检测。本项目即是基于以上考虑，从免疫传感技术、适体传感技术和核酸传感器三个方面进行深入研究，发展了一系列可高灵敏高特异性检测肿瘤标志物的电化学生物传感方法：
（1）在电化学核酸传感技术研究方面，一是发展了基于连接反应的单核苷多态性电化学传感技术，建立了一种基于缺口-连接反应原理和表面杂交技术的电化学基因分型方法，克服了界面反应中的立体阻碍效应，有效解决了电化学界面核酸酶反应效率与忠实性的难题；建立了一种基于连接-滚环扩大和嵌入亚甲基蓝的非标记、高灵敏的单核苷多态性检测方法，通过连接反应的高保真和滚环扩增的信号放大技术实现了对单核苷多态性的高灵敏高特异性检测；二是利用G四链体构型变化发展了高灵敏检测特定序列核酸的电化学生物传感策略。
（2）在电化学免疫传感技术研究方面，主要利用贵金属纳米材料作为生物分子固定基体以及作为信号放大介导发展了一系列电化学免疫传感方法。一是利用金纳米颗粒比表面积大生物相容性好等优点基于金纳米颗粒和邻苯二胺电聚合膜发展了抗体等生物分子固定的新方法，传感器分析性能得到明显提升；二是基于贵金属纳米颗粒介导的生物催化沉积反应发展了系列电化学免疫传感器。将所构建的免疫传感器用于前列腺特异性抗原等肿瘤标志物的检测，能有效地放大检测信号，降低背景干扰，提高检测灵敏度。
（3）在电化学适体传感技术研究方面，主要发展了一种基于限制性核酸内切酶的背景抑制型电化学适体传感技术，将大肠杆菌核酸内切酶的回文结构特异性识别位点和目标分子适体序列巧妙整合，发展了signal-on型的适体传感平台，从减小空白样品背景信号的角度出发达到提高检测灵敏度的目的。将所构建的适体传感技术用于血小板衍生生长因子等肿瘤标志物的检测，也获得了很好的分析性能。
通过本项目的实施，我们针对不同类型的肿瘤标志物建立了较全面较立体有较好创新性的分析技术，在传感界面构建、生物分子固定化、传感信号放大等方面提出了独到的思路，作出了新颖的尝试，所取得的一系列高水平研究成果为肿瘤的早期诊断和疗效监控提供了重要方法理论基础并具有潜在的应用价值。项目提交的8篇代表性论文均为一区SCI论文，被SCI论文他引223次，平均影响因子为8.271，单篇最高影响因子为13.038。
客观评价：
本项目主要发展了一系列可用于肿瘤标志物高灵敏高特异分析的新型电化学生物传感方法，从核酸传感、免疫传感和适体传感三个方面开展了较为全面和立体的研究，建立了一套具有鲜明特色的疾病标志物分析的方法理论体系。整个项目取得了较好的研究成果。
本项目提交的8篇代表性论文均为一区SCI论文，单篇最高影响因子为13.038（Journal of the American Chemical Society, 2009, 131(7): 2478-2480），平均影响因子IF=8.271，总影响因子IF=66.168。到目前为止，8篇代表性论文被SCI论文引用254次，其中SCI他引223次，每篇代表性论文平均被SCI论文引用31.75次，其中平均被SCI他引27.88次。
代表性论文1建立了一种基于缺口-连接反应原理和表面杂交技术的电化学基因分型方法，克服了界面反应中的立体阻碍效应，有效解决了电化学界面核酸酶反应效率与忠实性的困难。该研究工作得到了众多同行的认可，其SCI他引次数达44次。如Yi Lu等认为包括该传感器在内的一些检测方法“所需仪器简单，操作简便，更适合于现场的实时检测”（Chemical Communications, 2013, 49: 585）。Kemin Wang等则认为包括该传感器在内的一些基于酶特异性识别原理建立的检测技术“因其简单、方便、特异性高等优点而广受关注”（Analytica Chimica Acta, 2011, 688: 163–167）。
代表性论文2建立了一种基于连接-滚环扩大和嵌入亚甲基蓝的非标记、高灵敏的单核苷多态性检测方法，通过连接反应的高保真和滚环扩增的信号放大技术实现了对单核苷多态性的高灵敏高特异性检测。该研究工作也得到了众多同行的认可，SCI论文他引次数达66次。发表在化学领域顶级综述类期刊Chemical Reviews (SCI, IF=47.93)、Chemical Society Reviews (SCI, IF=38.62)上的综述类论文（Chem. Rev., 2015, 115: 12491-12545; Chem. Soc. Rev., 2014, 43: 3324）也对该工作进行了相关引用。
代表性论文5发展了一种基于贵金属纳米颗粒介导的生物催化沉积反应的电化学免疫传感器。该研究工作被发表在化学领域权威期刊Analytical Chemistry上的综述类论文Electrochemical Sensors（Anal. Chem., 2010, 82: 4723–4741）作了较为详细的报道。同样地，代表性论文8被发表在化学领域顶级综述类期刊Chemical Reviews (SCI, IF=47.93)上的综述类论文Electrochemical Methods for the Analysis of Clinically Relevant Biomolecules（Chemical Reviews, 2016, 116: 9001）作了较为详细的报道。
代表性论文专著目录：
1.
Huang Y, Zhang Y, Xu X, Jiang J*, Shen G, Yu R, Highly Specific and Sensitive Electrochemical Genotyping via Gap Ligation Reaction and Surface Hybridization Detection,
Journal of the American Chemical Society, 131(7), 2478-2480, 2009. (SCI, IF= 13.038)2.
Songbai Zhang, Zaisheng Wu, Guoli Shen, and Ruqin Yu. A label-free strategy for SNP detection with high fidelity and sensitivity based on ligation-rolling circle amplification and intercalating of methyene blue,
Biosensors and Bioelectronics, 2009, 24: 3201-3207
(SCI, IF= 7.476)3.
Songbai Zhang, ZaiSheng Wu, Liping Qiu, Hui Zhou, Guoli Shen and Ruqin Yu. G-quadruplex signaling probe for highly sensitive DNA detection.
Chemical Communications, 2010, 46: 3381-3383
(SCI, IF= 6.567)4. Songbai Zhang, Fan Zheng, Zaisheng Wu, Guoli Shen, and Ruqin Yu. Highly sensitive electrochemical detection of immunospecies based on combination of Fc label and PPD film/gold nanoparticle amplification, Biosensors and Bioelectronics, 2008, 24: 129-135 (SCI, IF= 7.476)
5. Huang Y, Wen Q, Jiang J*, Shen G, Yu R. A novel electrochemical immunosensor based on hydrogen evolution inhibition by enzymatic copper deposition on platinum nanoparticle-modified electrode. Biosensors and Bioelectronics. 2008; 24(4): 600-605. (SCI, IF= 7.476)
6.
Huang Y, Wang T, Jiang J*, Shen G, Yu R, Prostate Specific Antigen Detection Using Microgapped Electrode Array Immunosensor with Enzymatic Silver Deposition,
Clinical Chemistry, 55(5), 964-971, 2009
. (SCI，IF= 7.457) 7.
Songbai Zhang, Zaisheng Wu, Guoli Shen, and Ruqin Yu. Blank peak current-suppressed electrochemical aptameric sensing platform for highly sensitive signal-on detection of small molecule.
Nucleic Acids Research, 2010, 38: e185
(SCI, IF=9.202)8. Songbai Zhang, Xia Hu, Xiaohui Yang, Qinli Sun, Xiaolin Xu, Xuewen Liu, Guangyu Shen, Jilin Lu, Guoli Shen, Ruqin Yu. Background eliminated signal-on electrochemical aptasensing platform for highly sensitive detection of protein. Biosensors and Bioelectronics, 2015, 66: 363-369(SCI, IF= 7.476)
主要完成人情况：
项目完成人共5人：张松柏、黄勇、胡霞、邱丽萍、沈广宇。其中，张松柏、黄勇、胡霞、沈广宇四位完成人目前均在湖南文理学院化学与材料工程学院工作，且均属于湖南文理学院纳米生物诊疗研究所团队，邱丽萍在湖南大学工作。其中张松柏为代表性论文2,3,4,7,8的第一作者，黄勇为代表性论文1,5,6的第一作何，胡霞为代表性论文8的第二作者，邱丽萍为代表性论文8的第7作者，邱丽萍为代表性论文3的第三作者。
完成人合作关系说明：
本项目完成人共5人：张松柏、黄勇、胡霞、邱丽萍、沈广宇。其中，张松柏、黄勇、胡霞、沈广宇四位完成人目前均在湖南文理学院化学与材料工程学院工作，且均属于湖南文理学院纳米生物诊疗研究所团队，邱丽萍则留校在湖南大学工作。
五位完成人一直保持着密切的学术交流与合作关系，具体来说：张松柏、黄勇、邱丽萍及沈广宇均毕业于湖南大学分析化学专业，第一完成人张松柏自2004年9月进入湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室攻读博士学位（硕博连读）以来即与黄勇和沈广宇两位完成人开展了较为密切的学术合作，在实验方案设计，实验过程问题讨论及解决，论文撰写和投稿方面都开展了深入的交流与合作。例如完成人张松柏发表于Biosensors and Bioelectronics上的代表性论文（Biosensors and Bioelectronics, 2009, 24: 3201-3207）发展的一种基于连接-滚环放大的非标记高灵敏检测单核苷多态性的电化学核酸传感策略即是受完成人黄勇发表于J.Am.Chem.Soc.上的论文（J.Am.Chem.Soc., 2009, 131: 2478-2480）中所提出的缺口-连接反应的思想启发后与完成人黄勇讨论交流后设计的。又如完成人张松柏在湖南大学攻读学位期间最初即是在完成人沈广宇的指导下完成了部分实验。而且完成人张松柏于2011年9月调入湖南文理学院工作后也是和完成人沈广宇在同一个课题组开展科学研究工作，期间开展了全面的学术交流与合作。例如本项目代表性论文8（Biosensors and Bioelectronics, 2015, 66: 363-369）所提出的基于限制性核酸内切酶的肿瘤标志物电化学适体传感技术即是张松柏与沈广宇两位完成人研究制定的实验方案，而大部分的实验则是由课题组胡霞完成。第四完成人邱丽萍在2009年进入实验室后即是由第一完成人张松柏及论文通讯作者之一吴再生老师共同指导其实验并发表了代表性论文3。第一完成人张松柏调入湖南文理学院后于2012年获批国家自然科学基金项目，邱丽萍也是该项目的参与人之一。
因此，本项目的五位完成人学术交流及合作关系密切，对本项目成果均有相应的贡献。
