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納米孔測(cè)序技術(shù)的又一突破

日期:2012-02-02 08:44:15

對(duì)于納米孔測(cè)序技術(shù)而言,最大挑戰(zhàn)之一是DNA鏈通過(guò)納米孔的速度太快,以致來(lái)不及對(duì)堿基進(jìn)行檢測(cè)。以往研究嘗試改變電壓、溫度或溶液粘性,但效果不佳。荷蘭和美國(guó)的科學(xué)家近日?qǐng)?bào)道了一個(gè)簡(jiǎn)單方法,通過(guò)氯化鋰代替氯化鉀就能成功減速10倍。

 

來(lái)自荷蘭代爾夫特理工大學(xué)和美國(guó)伊利諾大學(xué)香檳分校的科學(xué)家在1月初的《Nano Letters》上發(fā)表了一篇題為“Slowing down DNA Translocation through a Nanopore in Lithium Chloride”的文章,介紹了這一成果。

 

對(duì)于DNA檢測(cè)和操作(如凝膠電泳和lab-on-a-chip)而言,DNA分子的電荷是一個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)。荷蘭代爾夫特理工大學(xué)Kavli納米科學(xué)研究所Cees Dekker教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組研究了因反離子結(jié)合而造成的DNA電荷部分減少。他們利用了納米孔轉(zhuǎn)位實(shí)驗(yàn)和全原子分子動(dòng)力學(xué)模擬。

 

讓他們驚訝的是,當(dāng)反離子體積不斷變小時(shí),從鉀離子到鈉離子再到鋰離子,DNA分子穿過(guò)納米孔的速度顯著下降。雙鏈DNA和單鏈DNA均為如此。

 

分子動(dòng)力學(xué)模擬闡明了這一效應(yīng)的微觀原理,鋰離子和鈉離子與DNA的結(jié)合比鉀離子更強(qiáng)。這一發(fā)現(xiàn)有望讓納米孔應(yīng)用的分辨率提高10倍。

 

Cees Dekker教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組曾在2010年底開(kāi)發(fā)出一種新型的納米孔裝置。他們將成孔蛋白植入硅芯片的層膜上。長(zhǎng)鏈DNA會(huì)與單個(gè)成孔蛋白結(jié)合,然后被拉向硅片氮化膜中一個(gè)預(yù)先打開(kāi)的孔道。當(dāng)DNA分子以線性方式通過(guò)孔道時(shí),由于它與成孔蛋白相連,于是成孔蛋白便會(huì)填充孔道開(kāi)口,并與孔道開(kāi)孔形成堅(jiān)固的芯片系統(tǒng),從而有助于下一步的分析工作。

 

因快速、廉價(jià)、擴(kuò)展性好,納米孔測(cè)序技術(shù)一直被業(yè)界看好。去年3月,Oxford Nanopore Technologies公司揭開(kāi)了其納米孔測(cè)序平臺(tái)的神秘面紗。那臺(tái)名為GridION的測(cè)序平臺(tái)既可單獨(dú)使用,也可大規(guī)模并行,組成一個(gè)可擴(kuò)展的平臺(tái)。同時(shí),羅氏也正與一些公司合作,欲開(kāi)發(fā)全新的納米孔測(cè)序平臺(tái)。

 

隨著納米孔測(cè)序技術(shù)的不斷完善,新一代測(cè)序市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)更加白熱化。2012年,一臺(tái)好戲即將上演。


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