來自倫敦帝國理工學(xué)院的科學(xué)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《納米快報》(Nano Letters)雜志上。
在這個新研究中,研究人員證明能在50nm孔中利用電荷高速推動DNA鏈。當(dāng)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(tunnelling electrode junction,生物通譯)讀取。電線之間的2nm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(rèn)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(dǎo)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(xué),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(xué)院化學(xué)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。”
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