核酸纳米技术在活细胞成像和癌症免疫治疗中的应用

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1、博士学位论文核酸纳米技术在活细胞成像和癌症免疫治疗中的应用作者姓名：王则君指导教师:王丽华研究员中国科学院上海应用物理研究所学位类别:理学博士学科专业:无机化学培养单位:中国科学院上海应用物理研究所2018年6月ApplicationofNucleicAcidNanotechnologyinLiveCellImagingandCancerImmunotherapyAdissertationsubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesinpartialfulfillmentoftherequir

2、ementforthedegreeofDoctorofPhilosophyinInorganicChemistryByWangZejunSupervisor:ProfessorWangLihuaShanghaiInstituteofAppliedPhysicsChineseAcademyofSciencesJune2018中国科学院大学研究生学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究

3、成果。对论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均己在文中以明确方式标明或致谢。作者签名：曰期：ｈＳｒ．，１ｌ今｜中国科学院大学学位论文授权使用声明本人完全了解并同意遵守中国ｆ斗学院有关保存和使用学位ｉ仑文的规定，即中国科学院有权保留送交学位论文的副本，允许该论文被查阅，可以按照学术研宄公开原则和保护知识产权的原则公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编本学位论文。涉密及延迟公开的学位论文在解密或延迟期后适用本声明。作者签名：导师签名：曰期？：丨曰期：吁

4、、上｜学位论文版权使用授权书本人完全了解中国科学院大学有关保留、使用学位论文的规定：，即学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印。、缩印、数字化或其它复制手段保存学位论文本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将学位论文提交《中国学术期刊（光盘“版）》电子杂志社，编入ＣＮＫＩ学位”论文全文数据库并充实到学位论文学术不端行为检测系统比对资源库，同意按章程规定享受相关权益。ｊ？．保密论文在解密后遵守此

5、规定。、论文作者签名：风惡■．指导教师签名：日期：：１〇丨＆年午月丨｜日１摘要摘要DNA是编码，存储和传递遗传信息的核心载体，而RNA是具有重要生理意义的生物大分子，在基因表达和调控中起重要作用。DNA与RNA依靠着精确的互补配对原则共同创造了多元化的生命形式。除了作为遗传物质的载体，核酸还具备其他多种功能，例如核酸适配体依靠形成独特的二级或三级结构，可以特异性地识别和结合目标分子，而包含未甲基化的CpG序列的寡核苷酸链能够激活机体免疫功能等。然而，仅靠这些功能核酸还难以解决复杂的生物医学问题。随着纳米技术的发展，纳米材料优越的

6、物理性质和化学性质也逐步受到了生物医学领域的关注。在本论文中，我们通过对这些生物相容性良好的功能核酸材料进行设计、改造并与丰富多样的纳米技术相结合，设计了可基因编码的普适RNA荧光探针并构建了有望应用于免疫治疗的智能核酸载体。主要研究内容和结果如下：（1）核酸适配体诱导的荧光互补探针（AiFC）的设计及其在活细胞mRNA成像中的应用。如何实现RNA生物学过程的可视化，发展活细胞内RNA分子的定位与追踪方法一直是生物成像研究的热点和难点。针对这一需求，本论文发展了一种适配体荧光互补（AiFC:aptamer-initiatedfluoresce

7、ncecomplementation）技术。通过对可特异性发出荧光的核酸适配体Broccoli进行碱基突变筛选，找到了最优的拆分位点；将拆分得到的两段序列分别与目标mRNA上的相邻序列融合，并将融合探针序列分别编码到质粒中进行表达。最终成功利用该技术实现了在多个细胞体系内对于多种高丰度，内源性mRNA的实时成像。只有当AiFC探针的两个片段同时结合到目标RNA上时才能发出荧光信号，因此大大降低了产生假阳性信号的可能。而AiFC探针的可编码性则为构建持续表达特异性探针的细胞体系提供了可能。随着RNA荧光适配体在亮度和光稳定性能上的不断优化，Ai

8、FC技术有望广泛应用于RNA与多种生物分子间相互作用的成像研究。（2）构建可基因编码的RNA荧光探针用于CDR1as环状RNA的成像环状RNA是最近备受关注的一类可