人類基因組測序有望幾分鐘內(nèi)完成
日期：2011-01-05 19:34:05
來自倫敦帝國理工學院的科學家正在開發(fā)一種技術(shù)，它能夠在幾分鐘內(nèi)完成個人基因組的測序，且費用比目前的技術(shù)要低得多。研究人員已經(jīng)將這項原型技術(shù)申請專利，其研究成果發(fā)表在近期的《Nano Letters》雜志上。
在這個新研究中，研究人員證明能在50 nm孔中利用電荷高速推動DNA鏈。當DNA鏈出現(xiàn)在芯片后面時，它的編碼序列被一種電極隧道接頭讀取。電線之間的2 nm間隔支持一種電流，它能與每個堿基的不同電信號相互作用。然后，一臺強大的計算機能夠解析堿基的信號，以構(gòu)建出基因組序列。
一直以來，因納米孔測序的高速和高通量，它被認為是DNA測序技術(shù)的重大進步。在典型的納米孔實驗中，生物分子在電力驅(qū)動下穿過一個外加電場的納米孔。這導致孔內(nèi)離子電流的特征性阻斷。通過分析，能提取出有關(guān)分子性質(zhì)的一些信息，如長度、成分以及與其他分子的相互作用。但是，目前基于粒子電流阻斷或熒光的檢測似乎還缺乏時空的分辨率，不能獲得結(jié)構(gòu)信息。
而另一種基于DNA的隧道運輸?shù)臋z測方法有望打破這些限制。因其源于量子力學，隧道電流隨距離迅速衰減，從而提高空間分辨率，還提供了分子的特異性。
帝國理工學院化學系的Emanuele Instuli博士解釋了研究時面臨的挑戰(zhàn)：“直到現(xiàn)在還很難精確對齊接頭和納米孔。此外，對這種尺寸電線的改造接近原子規(guī)模，實際上已達現(xiàn)有儀器的極限。然而，在實驗中，我們能夠讓兩個鉑電線進入電極接頭，其間隔足夠小，讓電流能夠通過。”
研究人員通過隧道光譜學鑒定出有功能的隧道裝置，隨后第一次證明能在納米孔平臺上同時進行隧道檢測和DNA分子的離子電流檢測。這是邁向超快DNA隧道測序的重要一步。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，這項技術(shù)有幾個明顯優(yōu)勢：納米孔測序很快、很簡單；硅芯片比目前使用的一些易損材料更耐用，它們能夠處理、洗滌、并重新使用很多次，而完全不會折損其性能。
作者之一，化學系Joshua Edel博士談到：“與目前的技術(shù)相比，這個裝置能夠帶來更廉價的測序：只需幾美元而已。我們還未試過全基因組測序，但是初期實驗表明理論上能夠在幾分鐘內(nèi)完成人類基因組的全基因組掃描。它顯然快得多，更可靠，且有望放大成一種裝置，每秒鐘讀取1千萬個堿基。”
