科技成果简介

宫颈癌，作为全球女性发病率及致死率排名第四的癌症，也是中国女性生殖系统最常见的癌症。人乳头瘤病毒（human papillomavirus, HPV）感染为宫颈癌的主要致病因素，通过HPV检测可客观地揭示病毒的感染情况，是宫颈癌筛查时不可或缺的检测指标。现有的HPV检测手段受困于检测位点易漏检、检测目标物与癌症相关性低、存在交叉污染风险及实验环境限制等因素，难以满足日趋迫切的检测需求。电化学检测技术具有高灵敏度与高特异性、构建原理简单且适用性广、检测设备简单等优点，具有极高潜力广泛地应用于医学检验当中。然而当该技术直接用于临床标本检测时，仍需要进一步创新，以满足生物样本检测所需的超高灵敏度与高精密度。本项目有效利用了电化学传感器具有灵敏度高、特异性好、检测成本低的优势，结合创新信号放大策略、开发新型高效信号分子、优化传感器检测平台等方面的工作，构建了多种传感器，从而实现了超灵敏且高精密检测HPV的目的。

成果重要性及价值

1. 创新信号放大策略：通过将电致发光反应控制在电极表面，研发用于HPV检测的电化学发光传感器，结合核酸外切酶扩增法的恒温循环作用进一步提高检测灵敏度，构建的检测限达3.54 fM（即10^-15 M水平）。传统的电化学发光传感器检测限约10^-11 M水平，本项目通过创新信号放大策略将灵敏度提高了4个数量级。（图1）此外，通过超分支滚环扩增结合熵驱动的链置换反应与电化学检测方法，将传感器的灵敏度提高至10^-17M水平，较先前工作提高了2个数量级，实现了对HPV的超灵敏检测。（图2）

图1.基于核酸外切酶扩增法的电化学发光传感器

图2.基于超分支滚环扩增和熵驱动的链置换反应的电化学传感器

2. 开发新型信号分子：传统的电化学指示剂存在信号强度较弱、信号背景较大或具有毒性等局限性，本项目合成了基于金纳米团簇的高效电化学发光探针，克服了传统金纳米团簇难以用于水相检测的局限，该信号分子信号显著、信号背景低，在最佳条件下，较传统信号分子灵敏度高约2个数量级，将HPV DNA检出限提高至6.8 attomole（即10^-18 M水平）。（图3）

图3.基于金纳米团簇的高效电化学发光探针

3. 优化传感器检测平台：检测相对标准差（RSD）越小，则检测重现性越好，即检测精密度越高。传统的电化学传感器，在捕获探针修饰时随机性大，电极之间差异大，影响了检测的精密度。本项目构建了基于牛血清白蛋白载体的HPV检测平台，检测的RSD仅为4.3%（传统电化学检测平台RSD约为8.5%），大大提高了检测的精密度，使本项目开发的传感器达到超灵敏度、高精密检测的目的。（图4）

图4.基于牛血清白蛋白载体的HPV检测平台

本项目聚焦迫切的HPV检测需求，积极进行科技创新，突破技术瓶颈，构建的传感器实现了超灵敏、高精密且绿色无毒检测HPV的目的，经12家医院的应用，证实了其广泛的适用性，增强了医疗机构诊治患者的能力，助力我国宫颈癌防治工作的开展。相关工作成果在国际重要期刊上发表论文8篇，总影响因子63.833，申请国家发明专利1项。

团队介绍

本项目由厦门大学附属第一医院检验科、厦门市基因检测重点实验室主持，福州大学化学学院合作，共同完成。

洪国粦 博士，厦门大学教授，博士生导师

林振宇 博士，福州大学研究员，博士生导师

何颖豪 硕士，厦门大学附属第一医院检验师

杨园园 在读博士，厦门大学附属第一医院检验师

程玲军 在读博士