各类基因标志物及蛋白激酶活性的单分子、单细胞分析对生命科学的发展具有重要意义，也是分析化学家一直努力实现的目标。目前的单分子、单细胞分析主要是利用荧光相关光谱仪、全内反射荧光显微成像等贵重仪器检测非常小的体积（fL~pL）内的少数分子，操作繁琐、仪器昂贵，并且很难实现将实际样品集中到如此小的检测体积内。针对以上问题，李正平教授带领的“生化分析与分子诊断”研究团队多年来针对核酸、蛋白酶等各类疾病标志物，系统开展了基于新型信号放大技术及新型功能材料的高灵敏度分子诊断分析方法研究。最近，该研究团队创新性地使用单个微球作为反应及荧光信号富集载体，以简便的操作步骤实现了microRNA及蛋白激酶的单分子、单细胞分析。
该团队首先针对靶标microRNA分子，将恒温指数扩增体系的DNA模板固定在微球表面，使用单个微球捕获microRNA靶标分子并进行扩增反应，用荧光标记反应产物，使所有扩增反应产物及产生的荧光信号高度富集在单个微球表面，以普通的共聚焦荧光显微镜检测微球表面的荧光信号，实现了单分子水平的microRNA分析，并且能准确定量检测单个细胞中的microRNA含量。论文以Hot Article形式发表在英国皇家化学会（RSC）旗舰期刊(Chem. Sci. 2015, 6, 6213-6218)。RSC的Chemistry World以及Chemical Science Blog均对该论文进行了重点评论，认为 “利用单个功能化的微球检测极小量的microRNA策略对分子诊断研究是一个重要的创新”；“传统的单分子检测技术依赖于贵重的仪器，利用单个微球检测，为疾病早期诊断提供了一个简便，强有力的工具”。
Chemistry World评论：
http://www.rsc.org/chemistryworld/2015/08/individual-microrna-detected-single-microbead-diagnostics;
Chemical Science Blog评论：
http://blogs.rsc.org/sc/2015/09/02/individual-microrna-molecules-detected-with-a-single-microbead.
蛋白激酶催化的蛋白质磷酸化是蛋白翻译后修饰的最主要形式，在细胞信号转导过程中发挥着关键调控作用。愈来愈多的研究表明，多种人类疾病的发生均与蛋白质的异常磷酸化修饰密切相关，蛋白激酶也因而成为疾病诊断以及新型靶向药物开发的重要靶点。受限于方法本身的检测灵敏度，现有的蛋白激酶活性分析方法往往只能获得其在大量细胞中的平均含量信息，而无法准确检测单细胞水平的激酶活性。李正平教授和刘成辉副教授研究团队发现不同的稀土离子对于磷酸化蛋白及多肽都具有较强的亲和作用，并创新性提出将新型稀土基磷酸肽亲和材料的筛选与单微球荧光成像平台相结合，通过在单微球表面负载功能化的稀土离子，进而特异性结合蛋白激酶催化产生的磷酸化荧光肽底物，构建了一种超高灵敏度的蛋白激酶活性分析方法，实现了单个细胞中蛋白激酶（PKA）活性的准确定量分析。该项工作首次系统研究了各种稀土离子结合磷酸化肽的规律，对磷酸化肽的高效分离富集及相关的蛋白组学研究具有重要意义。相关结果发表于化学领域顶级期刊Angew. Chem.Int. Ed.（DOI:10.1002/anie.201507580）。
文章链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201507580/abstract
该研究团队近期还提出了一种全新的RNA FRET探针设计思路，适于多种核酸标志物的简单、灵敏检测；此外，利用多微球为荧光信号富集载体，结合信号放大策略的流式微球分析技术，实现了多核苷酸激酶活性的高灵敏度分析。上述研究结果均以封面文章的形式分别发表于Chem. Commun., 2015,51, 11556-11559 (Hot Article)和Chem. Commun., 2015,51, 5832-5835。
上述研究工作得到了国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金面上项目、陕西省青年科技新星及中央高校基本科研业务费等基金的支持。研究过程中也得到了威廉希尔体育app官网大型仪器测试平台孙华明等老师在样品测试方面的大力支持。
