DNA测序能通过血液或唾液分析测定基因全序列，预测罹患多种疾病的可能性，有助精准治疗。但目前的DNA测序技术昂贵的价格让普通大众望而却步。生物纳米孔单分子分析技术因其低成本、快速和无须荧光标记等优点被视为最具前景的DNA测序技术之一。

在生物纳米孔电化学超灵敏单核苷酸分辨领域中，华东理工大学化学学院龙亿涛科研团队作为独立的研究团队，其独创性的研究成果取得重大突破，以“Discrimination of oligonucleotides of different lengths with a wild-type aerolysin nanopore”为题于4月25日在Nature Nanotechnology（自然-纳米技术）上发表。该研究成果不仅进一步降低纳米孔单碱基分辨的成本，同时也将大大提高纳米孔DNA测序的精确度。

论文的第一作者、博士生曹婵解释说，在实际实验过程中，单链DNA穿过纳米孔的速度极快（约1微秒/碱基），造成电流阻断信号极小（皮安级），阻碍了纳米孔测序技术发展。

生物纳米孔单分子分析技术的原理是通过电场力驱动单链DNA穿过纳米尺寸的孔道，由于不同的碱基（A,T,C,G）通过纳米孔道时，产生了不同阻断程度和 阻断时间的电流信号，由此可根据电流信号读出每条DNA序列上的碱基信息。

该课题组首次使用野生型且无任何修饰的Aerolysin（气单胞菌溶素）生物孔，将单链DNA的过孔速 度降低了三个数量级（2.0毫秒/碱基），从而极大地提高了电流检测的灵敏度。利用所研制的超低电流检测装置，达到了对仅有单个核苷酸差异DNA分子的超灵敏识别，并实现了混合复杂体系的超灵敏检测和核酸外切酶“步步降解”单链DNA过程的实时观测。此外，该研究还通过改变检测体系的酸碱度，调节了 Aerolysin孔道内腔的电荷分布，同时结合单链DNA在孔内有效电荷数的计算，获得了纳米孔表/界面上电荷的分布信息，促进了对DNA与 Aerolysin孔道内腔表面氨基酸残基相互作用的深入理解。未来，结合高带宽低噪音的电流检测仪器，Aerolysin纳米孔有望实现对单个DNA单 碱基直接分辨以及对DNA损伤的检测，这将大大推动DNA测序技术以及个性化医疗的发展。

“这一独创性研究成果不仅进一步降低纳米孔单碱基分辨的成本，同时也将大大提高纳米孔DNA测序的精确度。”龙亿涛表示。

文章链接：

Chan Cao, Yi-Lun Ying, Zheng-Li Hu, Dong-Fang Liao, He Tian & Yi-Tao Long, "Discrimination of oligonucleotides of different lengths with a wild-type aerolysin nanopore," Nature Nanotechnology(2016) doi:10.1038/nnano.2016.66

龙亿涛教授简介：

华东理工大学化学学院教授，长江学者，博导，Email： ytlong@ecust.edu.cn

研究方向：

（1）生物智能传感器；
（2）生物系统分析工程；生物单分子、单细胞分析；
（3）表面分析；纳米光谱电化学；
（4）生物界面生物分子设计组装；光电转换。

（本文信息来源：华东理工大学；由e科网整理编辑）

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