2023年CAIA獎一等獎：核酸適體靈敏檢測環境健康相關分子的新方法及識別機制研究
完成單位：中國科學院生態環境研究中心,中國科學院精密測量科學與技術創新研究院
完成人：趙強、徐國華、李亞飄、王超、于皓、孫琳琳、王晨、劉麗穎
成果簡介：環境污染物等對環境和健康造成威脅，生物標志物在健康和疾病診斷等方面發揮重要作用，相關物質的靈敏檢測對于環境和健康研究具有重要意義。針對黃曲霉毒素B1（AFB1）、赭曲霉毒素A（OTA）、重金屬離子、生物標志物等環境健康相關分子的靈敏檢測，利用核酸適體作為識別分子，發展建立了多種光、電傳感分析新方法和新技術，包括熒光開關、熒光偏振、酶聯分析、電化學傳感等。系統表征了相關核酸適體與目標分子的相互作用，采用液體核磁共振法等首次揭示了核酸適體-OTA復合物、核酸適體-AFB1復合物的高分辨三維結構，闡明了相關適體親和識別的分子機制和結構基礎。相關成果發表在J. Am. Chem. Soc.、Nucleic Acid Res.、Anal. Chem.、Biosens. Bioelectron.、ACS Sensors等期刊上，授權多項發明專利。
創新點及科學價值：發展建立多種基于核酸適體的新穎光、電傳感分析方法，可充分發揮核酸適體容易制備、可化學合成、穩定性高、成本低、易修飾功能團、結構可調控等優勢。所發展的方法在靈敏度和便捷性等方面具有顯著優勢，表現出優良檢測性能，提出了新的檢測原理。利用核磁共振等首次成功解析核酸適體識別OTA和AFB1的分子機制和復合物結構，闡明了適體作用模式，發現鹵鍵、氫鍵、疏水作用等在核酸適體的靶標分子識別中發揮重要作用，鑒定出新型結構單元和識別模式。適體高親和識別的分子機制和結構基礎的解析為發展傳感檢測方法提供了基礎和指導。
社會經濟效益：相關研究成果引起了國內外同行的關注和應用，在研究領域有重要影響。所發展建立的一系列基于核酸適體的分析傳感方法為快速靈敏檢測環境健康相關分子提供了新的原理和技術，具有容易操作、靈敏度高、成本低、檢測迅速等優勢。所發展的一些基于核酸適體的方法有望替代傳統的免疫分析等。目前已有多項發明專利獲得授權，在快速靈敏分析環境健康相關分子等方面將產生可觀經濟效益。OTA和AFB1高親和力核酸適體復合物結構的解析揭示了核酸適體如何與OTA和AFB1作用的機制，提供了作用的結構基礎和結合位點細節，更正了以往研究的錯誤認知，對于合理篩選、設計和應用核酸適體都具有明顯的效益。
應用前景：相關成果為發展快速靈敏檢測環境健康相關分子方法提供了新的手段、工具和基礎，在環境分析、食品安全、生物分析等領域具有應用前景和意義，有利于推廣核酸適體的分析檢測應用。
