[发明专利]量子点组合微球标记核酸探针及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及分子生物学和细胞遗传学领域，特别涉及量子点组合微球标 记核酸探针及其制备方法和应用。

背景技术

不同物种的染色体都有各自特定的形态结构特征(包括染色体的长度、 着丝点位置、臂比、随体大小等)，而且这种形态结构特征是相对稳定的。 因此，染色体核型分析是遗传研究的重要内容，对于人类染色体病和恶性肿 瘤的发生、发展、转移机制研究也具有重要的科学意义。

染色体核型分析的传统方法主要为染色体G显带法，具有操作简单、费 用低廉的优点，可准确区别出各号染色体及较大片段的缺失、重复和倒位， 但无法确定标记染色体的来源，无法检测微小或复杂的染色体易位。荧光原 位杂交(fluorescence in situ hybridization，FISH)是20世纪80年代末期在 放射性原位杂交技术的基础上以荧光标记取代同位素标记而形成的一种新的 原位杂交技术。因具有经济、安全、快速、稳定等特点，目前已广泛应用于 动植物基因组结构研究、染色体精细结构变异分析、病毒感染分析、人类产 前诊断、肿瘤遗传学和基因组进化研究等诸多领域。其基本原理是用已知的 标记单链核酸为探针，按照碱基互补原则，与待检材料中未知的单链核酸进 行特异性结合，形成可被检测的杂交双链核酸。由于DNA分子在染色体上 是沿着染色体纵轴呈线性排列，因而可以将探针直接与染色体进行杂交从而 将特定的基因在染色体上定位。近年来在FISH的基础上又建立了多色荧光 原位杂交(M-FISH)和光谱核型分析(SKY)，使用5种荧光染料通过不同 的组合和比例标记24种探针，杂交后24条染色体各自呈现特异的荧光，从 而实现了人类全基因组染色体核型图谱的绘制，为研究人员提供了更加丰富 详尽的细胞遗传学信息，包括确定标记染色体的来源、检测微小或复杂的染 色体易位等，尤其为高度重排的肿瘤细胞染色体分析提供了全新、高效的方 法。

本发明人运用M-FISH技术进行了多项前期研究：对宫颈脱落细胞人类 染色体末端酶(hTERC)基因拷贝数的变化进行了检测以判断其与人乳头状 瘤病毒(HPV)感染、分型的相关性；对膀胱移行细胞癌患者尿液脱落细胞 进行了检测并证实3、7和17号染色体数目畸变与膀胱癌的临床病理分期有 显著相关性。但前期研究结果发现，现有M-FISH技术存在如下问题：(1) 荧光染料的荧光强度弱且背景噪音高，检测灵敏度较低；(2)荧光染料的光 漂白现象明显，检测重复性较差；(3)不同荧光染料的光谱间干扰严重影响 结果判断，检测特异性较弱；(4)不同荧光染料的激发需用不同滤镜组，而 在滤镜组之间切换时容易产生假阳性结果。因此，如何提高检测的灵敏度、 重复性和特异性、减少假阳性结果是M-FISH技术应用于临床急需解决的关 键问题。

量子点(quantum dots，QDs)的出现为克服以上问题带来了希望。量子 点是一种直径在1～10nm之间，能够接受激发光产生荧光的半导体纳米颗 粒，由周期表中II-VI族或III-V族元素组成。其相对于荧光染料具有许多优 点：(1)发射波长可调谐，通过控制量子点的大小和组成，可以调节其发射 荧光的颜色；(2)激发波长范围宽，从紫外区到近红外区，可以用同一波长 的光激发不同发射波长的量子点；(3)发射峰狭窄且对称，半高峰宽通常为 25～45nm；(4)荧光强度高且稳定，对光漂白有强烈的抵制作用。由于上 述优良的光谱特性，近年来量子点作为新型荧光标记物在肿瘤活体成像与靶 向治疗、分子诊断等领域已显示出巨大潜力。但迄今为止，尚未见量子点组合 微球标记核酸探针及其制备方法和应用的研究报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种量子点组合微球标记核酸探针， 可以克服现有的荧光染料标记核酸探针存在的荧光强度较弱、易光漂白、不同 荧光染料标记核酸探针需不同波长激发且光谱间干扰较大等缺陷。

为达到此目的，本发明提供了一种量子点组合微球标记核酸探针，具有不 同序列的核酸探针标记有具有不同发射光谱特征的量子点组合微球；所述量子 点组合微球包括球体和装载在球体中的量子点组合；所述量子点组合是从n种 具有不同发射光谱特征的量子点中任取m种组合而成，n和m均为正整数且m ≤n。