將DNA測序精度提高1000倍的新方法問(wèn)世

　　來(lái)自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)的科學(xué)家們開(kāi)發(fā)出了一種方法，將DNA測序的精度提高了1000倍。利用納米孔來(lái)讀取單個(gè)核苷酸，這一方法為更好及更廉價(jià)的DNA測序鋪平了道路。

　　DNA測序是一種能夠確定DNA分子準確序列的技術(shù)。作為當前最重要的生物及醫學(xué)工具之一，它構成了基因組分析的核心。通過(guò)辨認基因的確切組成，科學(xué)家們可以檢測出突變，甚至識別出不同的生物體。

　　一種強大的DNA測序方法利用了微小的納米孔來(lái)讀取通過(guò)的DNA。然而，由于DNA往往以極快的速度通過(guò)納米孔，“納米孔測序”錯誤率非常的高。EPFL的科學(xué)家們現在發(fā)現了一種粘性液體可以讓這一過(guò)程的速度減慢1000倍，大大提高了這一方法的分辨率和精度。這一突破性成果發(fā)布在《自然納米技術(shù)》(Nature Nanotechnology)雜志上。

　　讀取速度過(guò)快

　　DNA是由4種不同的重復構件組成的長(cháng)分子。這些稱(chēng)作為“核苷酸”的構件按各種組合串在一起，其中包含著(zhù)了細胞的遺傳信息，如基因�；�本上，這4種核苷酸構成了所有的遺傳語(yǔ)言。DNA測序就是通過(guò)設法譯解這一語(yǔ)言，將其分解為單個(gè)的堿基。

　　了解SMRT測序技術(shù)的最新進(jìn)展

　　在納米孔測序過(guò)程中，DNA就像線(xiàn)穿過(guò)針一樣地通過(guò)膜中的微小孔道。這一孔道中包含有電流，當每個(gè)核苷酸通過(guò)這一孔道時(shí)，它們會(huì )以各自的方式阻止電流，由此可以識別出這些核苷酸。盡管這種方法很強大，但它卻受到高速度的困擾：DNA通過(guò)孔道的速度過(guò)快，使得無(wú)法以足夠的精度來(lái)讀取它。

　　放慢速度

　　EPFL生物工程研究所Aleksandra Radenovic實(shí)驗室現在利用一種粘性液體將DNA通過(guò)的速度減慢了2-3個(gè)數量級，攻克了這一問(wèn)題。由此，將測序精度提高至單核苷酸。

　　這項研究是由馮建東(Jiandong Feng，音譯)、劉科(Ke Liu，音譯)與Andras Kis實(shí)驗室的同事們共同完成。兩位研究人員開(kāi)發(fā)出了一種由二硫化鉬(MoS2)構成的、厚度僅為0.7nm的膜。研究小組隨后在膜上制造出了大約3nm寬的納米孔。

　　接下來(lái)是將DNA溶解在包含帶電離子的粘液中，研究人員可以微調粘液的分子結構來(lái)改變它的“粘度梯度”。這一液體屬于一種“室溫離子液體”，其實(shí)際上是一種鹽溶液。EPFL的科學(xué)家利用了液體的可調性，將其達到了一種足以減慢DNA的理想粘度梯度。

　　最后，研究小組通過(guò)讓溶解在液體中的已知核苷酸多次通過(guò)納米孔測試了他們的系統。這使得研究人員能夠獲得每個(gè)核苷酸的平均讀值，然后利用讀值來(lái)鑒別出它們。

　　盡管仍處于測試階段，研究小組打算繼續他們的研究工作來(lái)測試完整的DNA鏈。馮建東說(shuō)：“我們正在尋找機會(huì )商業(yè)化這一技術(shù)�！�

　　科學(xué)家們預測，利用高端電子產(chǎn)品及控制液體的粘度梯度還可以進(jìn)一步優(yōu)化這一系統。通過(guò)結合離子液體及二硫化鉬薄膜納米孔，他們希望構建出能獲得更好輸出結果的、更廉價(jià)的DNA測序平臺。

　　這項工作提供了一種創(chuàng )新的方法改進(jìn)當前最好的一種DNA測序技術(shù)�！霸谖磥�(lái)的數年里，測序技術(shù)將肯定會(huì )從研究轉向臨床。因此，我們需要快速及價(jià)格實(shí)惠的DNA測序——納米孔技術(shù)可以實(shí)現這一目標，”Aleksandra Radenovic說(shuō)。