2021年CAIA獎一等獎：核酸分子調控網絡的生物分析應用
完成單位：華東師范大學
完成人：裴昊，肖明書，李麗，賴魏，熊謝微
成果簡介：
生物傳感是基于分子識別精準感知從而獲得靶標分子信息。生物分子識別存在靈敏度及特異性兩個關鍵科學問題。如何基于精確結構的設計，提高生物分子識別的靈敏度和選擇性一直是一個有待解決的重要問題。申請人以人工核酸結構為物理框架來對生物分子識別中的作用基元在不同尺度下（分子空間，納米空間及微米空間）進行空間組織，通過調整系統的能量變化，調控其相互作用方式，將微弱，不易區分的能量變化調節放大，在常規環境下實現易區分，以建立與臨床應用類型以及相關的樣品類型兼容所需生物檢測方法的靈敏度和特異性。相關研究成果共發表SCI論文18篇，其中包括J. Am. Chem. Soc.（5篇），Angew. Chem. Int. Ed.（4篇），Anal. Chem. （3篇），Adv. Mater. （1篇），ACS Nano （2篇），Chem. Commun.（1篇）, Chem. Rev. （1篇）等重要學術期刊。
創新點及科學價值：
1. 通過構象調控實現作用基元在分子內空間的距離，系統的調節核酸分子探針與不同靶標物反應的動力學能壘，從而對微小信號差異進行非線性放大，實現了對集群癌癥單堿基突變的高特異性檢測。
2. 通過核酸組裝結構精準控制配體分子在納米尺度上的種類、排布及組成，實現了對目標細胞的高特異性識別及對活細胞內ATP分子定向測量。
3. 通過利用微液滴對核酸分子反應在微米限域空間進行隨機反應來實現組合編碼，建立了高通量多重病原體檢測平臺。
研究成果人工核酸分子調控體系的構建，模擬生物系統對微弱輸入信號的放大糾錯，分子親和力的控制及復雜信息的編碼，這種新的策略可激發構建新型生物傳感器的新思路。相關成果發表的文章受到了相關領域研究人員的關注，具有較大的科學價值，研究工作多次被Nature Reviews Chemistry，Nature Reviews Materials, Chemical Reviews等雜志引用，并被JACS Spotlights, eurekalert.org等媒體報道。
社會經濟效益及應用前景：
研究成果構建出一系列基于空間組織的核酸結構分子識別（針對疾病基因、腫瘤標記物、小RNA、病原體等）的新型生物檢測方法，在實際樣品分析中具有較高的特異性和識別精度，在生物醫學研究和臨床診斷中顯示了廣闊的應用前景。
