生物行移动版

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，且价格较为低廉。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，提供更高效的个体化医疗。

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。阅读器内的纳米微孔使用了一种取自耻垢分枝杆菌的细胞外膜孔道蛋白A（MspA）。这种纳米微孔直径仅约1纳米，恰好足以测量单个DNA分子链。

研究人员将微孔置于浸泡在氯化钾溶液中的膜上，并施加一个小电压，使电流通过微孔。当不同的核苷酸通过纳米微孔时，回路中的电流随之改变，这些电流变化被称为特征信号。胞嘧啶、鸟嘌呤、腺嘌呤和胸腺嘧啶——DNA的基本组成单元——会产生不同的特征信号，从而被识别。

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分子信号进行分类整理。为了解决这一问题，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在微孔中流动不顺畅，会磕磕绊绊地通过，从而将下一个单链通过的时间延迟几毫秒。这种延迟尽管只有千分之几秒，却为电信号提供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至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组需花费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。