分子检测

鉴定DNA中的碱基序列是最重要的科学任务之一。然而，尽管它对生命科学研究很重要，但它仍然是一个费力而昂贵的过程。这就是为什么牛津纳米孔技术公司正在尝试革新分子检测和分析。

该公司正在开发利用纳米孔作为生物传感器的技术。它已经证明，它可以读取单个DNA分子的四个碱基(C、G、A和T)，而无需像目前的方法那样使用扩增和标记。并为该系统制作了一个工作电接口。

现在，该公司获得了美国三家实验室突破性技术的独家开发和商业化许可，这些技术将帮助该公司清除最后的障碍——从双螺旋结构中切割碱基分子。

牛津纳米孔技术公司的首席执行官戈登·桑赫拉博士说:“我们面临着一个关键的化学生物学挑战。”“DNA是一种双螺旋链，但我们想向我们的传感器系统呈现单基分子。我们获得许可的知识产权涉及一种酶，它的作用就像一把剪刀，可以剪断链。”

这项概念工作在哈佛大学、加州大学圣克鲁斯分校和美国商务部下属的国家标准与技术研究所的实验室中进行了近15年的开发。Sanghera说:“我们很自豪能与这个世界级的研究团队合作。哈佛大学在纳米孔研究方面的长期卓越记录意味着这项协议涵盖了纳米孔技术的许多方面。”

他声称:“通过与其他著名机构的合作和协议，牛津纳米孔在将纳米孔从科学转化为技术方面处于领先地位，这将使研究人员和世界各地的人们受益。”

用于检测和分析系统的纳米孔是由一个蛋白质孔设置在膜上形成的。它的内径为1纳米，与单个DNA分子的大小相同。孔的内部是经过改造的，并涂有一层分子，可以让单个DNA碱基与之结合，并精确测量它们通过纳米孔的情况。Sanghera说:“我们施加了一个小的偏置电压，所以电流只流过孔，然后我们感兴趣的目标分子通过电泳通量进入孔。”“这就是聪明的工程技术发挥作用的地方，因为它会暂时被毛孔保留，然后释放出来，产生一个开关事件。”

如果不对纳米孔进行修饰，DNA分子自然地只会在几微秒内堵塞纳米孔——这对于检测和分析来说太短了。Sanghera说:“我们设计毛孔来减缓这种情况，并在毫秒内给出我们的目标。”“所以我们让分子保持1到10毫秒。”

分子堵塞毛孔的程度和停留的时间为研究人员提供了关于这种分子的重要信息。

当这项技术得到充分验证时，该公司希望能够在合适的衬底上制造传感器阵列，就像计算机芯片一样。传感器的多样性将加快测序的进程。不需要时间来扩增样品，也不需要用四种不同的标签对碱基进行荧光标记。桑赫拉说，原本需要5天的流程将大大缩短，成本也会低得多。他补充说:“我们的系统具有直接电子读取功能，在成本、速度、吞吐量和信号质量方面都有巨大的影响。”

除了DNA测序之外，还有潜在的应用。他说:“它可以用于即时诊断，因为制造一个一次性读取器和一个一次性芯片非常容易。”“人们对反恐应用以及在药物功效研究中伴随诊断的小分子代谢产物非常感兴趣。”

那么牛津纳米孔技术公司预计什么时候推出成品呢?桑赫拉说:“我们有一个时间表，但这是一个竞争非常激烈的领域，在商业上非常敏感。”“我不想这么说，但‘关注这个领域’，因为我们离实现目标已经非常接近了。”

马克斯Glaskin