科學家首次用DNA合成出納米傳感器

據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)9月7日報道，美國和意大利科學家合作，首次使用人的DNA（脫氧核糖核酸）分子制造出納米生物傳感器，其能快速探測數(shù)千種不同的轉(zhuǎn)錄因子類蛋白質(zhì)的活動，有望用于個性化癌癥治療并監(jiān)控轉(zhuǎn)錄因子的活動。相關(guān)研究發(fā)表于《美國化學學會會刊》。
　　轉(zhuǎn)錄因子是生命的主控開關(guān)，控制著人類細胞的命運。轉(zhuǎn)錄因子的作用是閱讀基因組并將其翻譯成指令，指導組成和控制細胞的分子的合成，它有點像細胞的“設(shè)置鍵”，新傳感器的主要工作是閱讀這些設(shè)置。
　　新技術(shù)的基礎(chǔ)是科學家們對細胞內(nèi)天然生物傳感器的研究成果。參與研究的羅馬第三大學的弗朗西斯科·里奇表示，探測轉(zhuǎn)錄因子活動的所有信息已被編入基因組中，而且當處于受激狀態(tài)時，這數(shù)千個不同的轉(zhuǎn)錄因子會依附于特定的目標DNA序列中，因此，可使用這些序列作為起始點來構(gòu)建新的納米傳感器。
　　從細菌到人，所有生物都使用“生物分子開關(guān)”（由RNA或蛋白制成、可改變形狀的分子）來監(jiān)測環(huán)境。這些“分子開關(guān)”的誘人之處在于：它們很小，足以在細胞內(nèi)“辦公”，而且非常有針對性，足以應付非常復雜的環(huán)境。
　　該研究團隊受到這些天然納米傳感器的啟發(fā)，用DNA而非蛋白質(zhì)或RNA合成出了新的納米傳感器。他們將三種天然DNA序列（每種能識別出不同的轉(zhuǎn)錄因子）進行了調(diào)整，將其編入分子開關(guān)中，當這些DNA序列與其目標結(jié)合時，這些分子開關(guān)就會變成熒光?？茖W家們能用這樣的納米傳感器，通過簡單測量熒光強度來直接確定細胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子的活動。
　　領(lǐng)導該研究的美國加州大學圣芭芭拉分校的艾歷克西斯·亞利-波利瑟納解釋道，科學家們主要通過細胞編程技術(shù)改變某些轉(zhuǎn)錄因子的濃度，將干細胞變成特定的細胞。新傳感器能監(jiān)測轉(zhuǎn)錄因子的活動，因此可確保干細胞被正確地重新編程。它也能確定病人癌細胞中的哪個轉(zhuǎn)錄因子被激活，哪個被抑制，以便醫(yī)生對癥下藥。因為其能直接在生物樣本體內(nèi)工作，因此，它也能用于篩選和測試抑制腫瘤的新藥。
　　參與此項研究的加州大學圣芭芭拉分校博士后安德魯·伯翰稱，此前已有多個實驗室研發(fā)出了閱讀轉(zhuǎn)錄因子的方法，不過，最新方法更方便快捷?？茖W家們無需花費數(shù)小時將蛋白質(zhì)從細胞中提取出來，只需將傳感器直接放入細胞中，測量熒光強度即可。這種傳感器可用來監(jiān)測數(shù)千個轉(zhuǎn)錄因子的活動，以幫助科學家們更好地理解細胞分裂和發(fā)育機制。