乳腺癌目前已成为全球女性发病率第一的癌症,也是全球威胁女性健康的头号敌人,其发病率仍呈上升趋势。在用于乳腺癌诊断的生物标志物中,人类表皮生长因子受体2（human epidermal growth factor receptor 2,HER2）是被广泛认为最有价值的标志物,并且它还是最重要的靶向药物作用的针对位点。最新研究表明,30%左右的乳腺癌患者存在着HER2过表达,它已经成为在临床中评估乳腺癌恶性程度、预后复发的重要指标,是乳腺癌诊疗过程中的重要标志物。作用于HER2蛋白位点的靶向药物,已成为乳腺癌治疗中的重要策略,使得大量HER2阳性的病人因此受益。当HER2蛋白过表达的时候,HER2会自发形成同源二聚体或者与家族其他成员形成异源二聚体,持续活化启动下游信号,这将直接影响HER2靶向治疗效果和治疗方案。因此,高效检测HER2蛋白包括HER2的表达量水平和二聚体状态对于乳腺癌的早期诊断和靶向药物选择具有重要的临床指导价值。本论文有机交叉整合了临床检验诊断学、生物分析化学、纳米材料学,基于核酸适体识别技术和邻位杂交技术,以乳腺癌HER2蛋白受体为检测模型,构建了一系列简单快速用来检测HER2蛋白及其二聚体状态的生物传感器。本研究主要包括以下两个部分:1基于DNA纳米酶催化的酪胺沉积反应用于细胞表面HER2蛋白状态的原位检测新方法研究高效分析蛋白质生物标志物在细胞表面的状态对疾病的诊断和治疗中具有重要价值。传统的免疫组化技术只能评估蛋白表达水平,不能准确反映蛋白之间的相互作用和二聚化,且操作过程比较复杂。在此,我们开发了一种新型的DNAzyme催化酪胺沉积反应用于膜蛋白状态的原位成像分析。以HER2为模型,利用特异性适体去结合HER2蛋白,诱导细胞表面形成活化的Hemin/G-四联体DNAzyme,催化荧光酪胺共价沉积在膜蛋白上进行荧光成像。利用适配体-G4探针和一对邻位适配体-拆分G4探针,该成像策略可以准确地表征乳腺癌细胞表面总HER2表达和HER2二聚化状态。同时,该策略成功地针对临床乳腺癌组织切片上HER2总表达量和HER2同源二聚体实现了相对定量分析,具有较高的特异性和准确性。该策略的建立提供了一个简单、实用、无酶的工具,可方便、灵敏地分析临床样本中的蛋白质状态,为临床研究、癌症诊断和个性化治疗提供了依据。2基于邻位诱导以DNA为模板的银纳米簇荧光激活策略用于细胞表面蛋白二聚体成像由于受体蛋白二聚体在癌症的发生发展中起着重要的作用,因此对它们进行高效、多元的分析是非常必要的。在这里,我们报告了一种荧光激活策略来检测细胞表面的人类表皮生长因子受体（HER）二聚体。通过结合适体特异性识别的优点和富含鸟嘌呤（G）的邻位诱导激活以DNA为模板的银纳米簇（DNA/Ag NCs）荧光。我们把两种不同荧光特性的DNA/Ag NCs序列与对应的适体连接在一起形成相应的适体功能化的银纳米簇探针,并连接富G序列与对应的适体作为增强子。当蛋白质二聚体存在的情况下,在适配体特异性识别和结合后,会将暗Ag NCs探针与富G探针彼此拉近,然后激发产生相应的荧光。因此,该方法成功实现了HER2:HER2同源二聚体和HER2:HER3异源二聚体的同时成像,为HER2二聚体的多重原位检测提供了新的思路。这种基于银纳米簇的荧光点亮策略为进一步研究细胞表面蛋白质二聚化提供了有潜力的工具,更有利于癌症的机制研究、准确分类和治疗。综上,本研究所建立的全新蛋白检测及其二聚体分析系统巧妙的整合了核酸适体的高亲和力高特异性、邻位效应触发DNA纳米组装的机制和纳米材料的独特光学性能。所构建的生物传感检测方法无需任何抗体和蛋白酶参与,具有简便、快速和高灵敏特点,为蛋白二聚体疾病生物标志物的准确检测提供了新的思路,也为肿瘤的精准分型、精准诊疗提供了新的技术支持。