新成果或大幅降低测序成本

2019-05-28 作者:技术文章   |   浏览(160)

据《每日科学》近日报道,由美国华盛顿大学物理学家领导的研究小组设计了一种新技术,可在纳米孔内对DNA进行快速测序,而且价格比较便宜。新方法可为癌症、糖尿病或某些成瘾患者量身绘制个性化基因测序蓝图,提供更加高效的个体医疗。 论文主要作者、华盛顿大学物理教授简斯・冈德拉克表示,他们结合了生物和纳米技术,研制出这种DNA阅读器,阅读器内纳米微孔使用了一种取自耻垢分支杆菌的细胞外膜孔道蛋白A。这种纳米微孔只有1个纳米大小,仅够用来测量一个DNA的单分子链。 研究人员把微孔放在一层浸泡在氯化钾溶液中的膜上,并施加一个小的电压,让电流通过微孔。不同的核苷酸通过纳米微孔时,回路中的电流就会随之改变,这些电流称为特征信号。胞核嘧啶、鸟嘌呤、腺嘌呤和胸腺嘧啶这些DNA的基本组成要素,会生成不同的特征信号。 研究小组解决了两个主要问题,一是生成仅容一条DNA单链通过的纳米微孔,且每次只能通过一个DNA分子。伯明翰亚拉巴马州立大学的迈克尔・涅德维斯改良了细菌,生成了合适的微孔。第二个问题是让核苷酸以每秒100万个的速率通过纳米微孔,冈德拉克说,这实在太快了,阅读器还无法在这种速度下对每个DNA分子信号分类整理。为了解决这一点,研究人员在每个要测量的核苷酸之间附带了一段双链DNA,双链DNA在微孔中流动不那么顺畅,磕磕绊绊地通过微孔,便可将下一个通过微孔的单链延迟几毫秒。这种延迟尽管只有千分之几秒,电信号却有了充足时间来识别目标核苷酸,从而从示波器轨迹上准确读出这些DNA序列。 这项研究由美国国家卫生研究院和美国人类基因研究院资助,旨在降低成本,使人类基因组完整测序成本降到1000美元或更少。该研究始于2004年,当时完整测序一个人的基因要花费1000万美元,而新的测序技术使人们向1000美元测序的目标迈进了一大步。

jin2055金沙网站,华东理工大学龙亿涛课题组在生物纳米孔超灵敏单核苷酸分辨领域取得独创性突破,实现了对仅有单个核酸长度差异DNA分子的超灵敏电化学检测,并成功地应用于实时观测核酸外切酶“分步降解”单链DNA的过程。相关研究成果于4月25日作为首页文章发表于《自然—纳米技术》。

DNA测序能通过血液或唾液分析测定基因全序列,预测罹患多种疾病的可能性,有助精准治疗。但目前的DNA测序技术昂贵的价格让普通大众望而却步。生物纳米孔单分子分析技术因其低成本、快速和无须荧光标记等优点被视为最具前景的DNA测序技术之一。

论文的第一作者、博士生曹婵解释说,在实际实验过程中,单链DNA穿过纳米孔的速度极快,造成电流阻断信号极小,阻碍了纳米孔测序技术发展。

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