• 本研究方向聚焦核酸结构与功能的关联，结合多学科手段，探索核酸分子在生物系统中的重要作用，并开发面向疾病诊治和核酸设计的新工具。具体研究内容包括：

    疾病相关核酸结构与功能的研究

    探索与疾病发生密切相关的特定核酸结构（如G-四链体、i-Motif等）的功能机制，识别其在病理环境中的动态行为与调控作用，为核酸靶点在疾病标志物和治疗分子开发中的应用提供科学依据。

    Adv. Sci. 2025, 2406230.

    JACS. 2025, 147, 4, 3813-3822

    生物大分子的人工智能设计

    基于核酸分子“序列-结构-功能”数据库，构建人工智能平台，用于功能性核酸设计与性能预测。结合机器学习算法，优化核酸分子的人工设计流程，为新型诊疗分子的开发提供创新技术支持。

    利用先进的生物物理和化学生物学技术，建立功能性核酸的“构-效”关联分析方法，用于解析核酸分子结构、序列特性及其功能之间的关系。结合此技术，指导功能性核酸的定向修饰与优化，提升其在催化、识别及医学应用中的效率与稳定性。

    PNAS. 2021, 118, e2022940118

    功能性核酸的“构-效”分析技术开发

    PNAS. 2024.121 (29) e2404060121

  • 本研究方向致力于构建非天然核酸体系与人工细胞模型，探索生命过程的基本规律，并开发其在生物医学领域的应用潜力。具体内容包括：

    非天然碱基与非天然核酸的构建及其功能研究

    通过设计和合成具有特异化学特性的非天然碱基及其扩展遗传字母，构建具备独特功能的非天然核酸体系。研究非天然碱基和核酸在生物体系中与天然核酸的相互作用，解析它们在基因表达、复制及调控过程中的基本规律，为生命过程的机制研究与人工生物体系的开发奠定基础。

    Adv. Sci. 2024, 11, 2410642.

    人工细胞的设计、合成及功能应用

    通过组装具有人工膜结构、功能性大分子和核酸回路的人工细胞体系，模拟天然细胞的部分生物学功能，探索其在生物过程中的适配性和调控规律。进一步，将人工细胞用于生物成像和靶向递送，结合功能化设计实现对特定疾病部位的精准监测与治疗。特别是在肿瘤免疫治疗中，利用人工细胞递送免疫信号因子或抗原，调控免疫微环境，以增强肿瘤免疫反应的功效。

    Nat Commun 2020, 11, 978

    Angew. Chem. Int. Ed. , 2024: e202406186.

  • 本研究方向聚焦疾病分子机制与高效诊断技术的开发，旨在通过识别高特异性生物标志物及创新技术手段，实现对恶性肿瘤和传染性慢性疾病的早期、精准诊断。具体研究内容包括：

    基于组学技术与生物信息学分析，寻找具有高特异性和诊断潜力的疾病相关生物标志物。通过实验验证和深度研究，揭示其在肿瘤发生、疾病进展及病理信号网络中的生物学功能与调控机制，为分子诊断提供科学支撑。

    Nat. Nanotechnol. 2020, 15: 709

    疾病高特异生物标志物的发现与机制研究

    核酸适体与核酸计算技术开发

    利用核酸适体技术筛选出具备高亲和、高特异性的分子探针，用于标志物的高灵敏检测。进一步结合核酸计算和人工智能算法，开发智能化核酸诊断工具，运用动态核酸装置实现疾病诊断平台的自动化与高精度。重点针对恶性肿瘤及传染性慢病，聚焦其早期无创检测的技术难题，开发切实有效的诊断解决方案，为疾病管理与精准治疗提供关键手段。

    Nat Commun. 2024, 15, 4583

     Sci. Adv. 2022, 8, eade0453