納米孔可成為DNA快速閱讀器

　據(jù)《每日科學(xué)》近日?qǐng)?bào)道，由美國(guó)華盛頓大學(xué)物理學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究小組設(shè)計(jì)了一種新技術(shù)，可在納米孔內(nèi)對(duì)DNA進(jìn)行快速測(cè)序，而且價(jià)格比較便宜。新方法可為癌癥、糖尿病或某些成癮患者量身繪制個(gè)性化基因測(cè)序藍(lán)圖，提供更加高效的個(gè)體醫(yī)療。

　　論文主要作者、華盛頓大學(xué)物理教授簡(jiǎn)斯·岡德拉克表示，他們結(jié)合了生物和納米技術(shù)，研制出這種DNA閱讀器，閱讀器內(nèi)納米微孔使用了一種取自恥垢分支桿菌的細(xì)胞外膜孔道蛋白A。這種納米微孔只有1個(gè)納米大小，僅夠用來(lái)測(cè)量一個(gè)DNA的單分子鏈。

　　研究人員把微孔放在一層浸泡在氯化鉀溶液中的膜上，并施加一個(gè)小的電壓，讓電流通過(guò)微孔。不同的核苷酸通過(guò)納米微孔時(shí)，回路中的電流就會(huì)隨之改變，這些電流稱(chēng)為特征信號(hào)。胞核嘧啶、鳥(niǎo)嘌呤、腺嘌呤和胸腺嘧啶這些DNA的基本組成要素，會(huì)生成不同的特征信號(hào)。

　　研究小組解決了兩個(gè)主要問(wèn)題，一是生成僅容一條DNA單鏈通過(guò)的納米微孔，且每次只能通過(guò)一個(gè)DNA分子。伯明翰亞拉巴馬州立大學(xué)的邁克爾·涅德維斯改良了細(xì)菌，生成了合適的微孔。第二個(gè)問(wèn)題是讓核苷酸以每秒100萬(wàn)個(gè)的速率通過(guò)納米微孔，岡德拉克說(shuō)，這實(shí)在太快了，閱讀器還無(wú)法在這種速度下對(duì)每個(gè)DNA分子信號(hào)分類(lèi)整理。為了解決這一點(diǎn)，研究人員在每個(gè)要測(cè)量的核苷酸之間附帶了一段雙鏈DNA，雙鏈DNA在微孔中流動(dòng)不那么順暢，磕磕絆絆地通過(guò)微孔，便可將下一個(gè)通過(guò)微孔的單鏈延遲幾毫秒。這種延遲盡管只有千分之幾秒，電信號(hào)卻有了充足時(shí)間來(lái)識(shí)別目標(biāo)核苷酸，從而從示波器軌跡上準(zhǔn)確讀出這些DNA序列。

　　這項(xiàng)研究由美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院和美國(guó)人類(lèi)基因研究院資助，旨在降低成本，使人類(lèi)基因組完整測(cè)序成本降到1000美元或更少。該研究始于2004年，當(dāng)時(shí)完整測(cè)序一個(gè)人的基因要花費(fèi)1000萬(wàn)美元，而新的測(cè)序技術(shù)使人們向1000美元測(cè)序的目標(biāo)邁進(jìn)了一大步。