一种利用蛋白纳米孔测定核苷酸的实验系统，有望使基因组测序变得既便宜又便捷。目前，美国国立卫生研究院（NIH）正推动一项“千美元基因组”计划，旨在通过创新性低成本快速测序技术，实现个人基因组测序的普及。

当前最具前景的方向之一是将DNA分子通过一个带有电流的纳米孔，通过监测电流变化来识别碱基序列。英国牛津大学的Hagan Bayley研究小组与美国圣地亚哥Scripps研究所的Reza Ghadiri研究小组正在合作开发此类方法。他们利用细菌蛋白α-溶血素形成的纳米孔，当单链DNA静态存在于孔中时，能够区分腺嘌呤和胞嘧啶。然而，当DNA链动态移动时，数据读取质量显著下降。Bayley解释说：“由于DNA链移动太快，我们难以区分单个碱基，而且移动无序，增加了识别难度。”

最近，Bayley团队尝试了一种新方法：在α-溶血素纳米孔中加入环糊精适配子以缩小孔径。他们发现，这种工程化纳米孔能够以高达98%的准确率区分四种核苷酸和脱氧核苷酸。此外，研究者认为使用核酸外切酶的方法潜力巨大：核酸外切酶从固定化的DNA分子上逐个切除碱基，当这些单个碱基穿过纳米孔时即可被鉴定。Bayley和Ghadiri也在探索其他方法，如让整条DNA链逐步通过纳米孔进行测序。目前，他们的研究重点是阐明DNA与纳米孔的相互作用机制，以便更好地调控DNA链通过孔道的运动。Bayley表示：“我们对聚合物如何进入孔道、如何移动等基本问题有了深入理解，这些工作将帮助我们实现DNA测序的目标。”

低成本基因组测序在疾病风险因子快速诊断和药物基因组学研究中具有巨大潜力。尽管纳米孔测序方法尚未商业化，但已展现出广阔前景。Bayley指出：“这是一种单分子技术，测序前无需对DNA进行克隆或扩增，这意味着测序成本可以大幅降低，千美元基因组测序是可行的。”

注：本文基于2006年3月号《自然-方法学》相关内容编译，版权归英国NPG出版集团所有。