DNA電路助力醫(yī)療基因損傷疾病的檢測

據(jù)美國科學(xué)促進(jìn)會網(wǎng)站報道，在近日召開的美國化學(xué)協(xié)會第244屆全國會議與博覽上，一項關(guān)于DNA電路的研究顛覆了公眾對“電路”的認(rèn)知。這是一種利用電路導(dǎo)電性變化來檢測基因損傷和錯誤的生物傳感器，如果基因復(fù)制發(fā)生錯誤而不及時糾正，會導(dǎo)致癌癥、生理與精神類疾病。“DNA電路及其在識別人類患某種疾病風(fēng)險方面的潛在應(yīng)用”也是當(dāng)天全體參會人員討論的焦點主題。

“DNA電路非常脆弱，不能裝在房間里用于常見的公共電子設(shè)備。但這種脆弱性讓它極為敏感，能作為一種識別DNA損傷的電生物傳感器。”加州理工大學(xué)化學(xué)與化工分部主席、化學(xué)教授杰奎琳·巴頓說。巴頓由于發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋鏈就像一條信號線，可用于探測及修復(fù)基因損傷而獲得美國國家科學(xué)獎?wù)隆?/p>

巴頓解釋說，DNA在不斷地?fù)p壞，比如陽光紫外線會損害皮膚細(xì)胞，香煙中含有的致癌物會損害肺部細(xì)胞；但細(xì)胞也有一套天然修復(fù)系統(tǒng)，其中有一些特殊蛋白質(zhì)就像巡查員，在建造DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的過程中不斷地巡查，監(jiān)控著細(xì)胞DNA中大約30億個堿基對，尋找并修復(fù)致癌物造成的損傷。

在化學(xué)性質(zhì)上，DNA跟晶體管和一些電子元件所用的固體材料很相似，它們的堿基互相堆積在彼此的頂端，這種排列方式是能導(dǎo)電的。巴頓說：“這就像把一堆銅幣堆在一起，恰當(dāng)對準(zhǔn)的話它們就能導(dǎo)電。如果這堆硬幣中一個出了差錯或放得不好，導(dǎo)電性就會下降。如果是堿基對搭配不當(dāng)，或出現(xiàn)了可能致癌的損傷，線路就會被打亂，電流就不能暢通。”

巴頓小組通過研究發(fā)現(xiàn)，電子能從一條DNA鏈的末端流到另一條，就像在電線中一樣。DNA的這一電學(xué)性質(zhì)能提供一種強(qiáng)大的信號平臺糾正蛋白質(zhì)，修復(fù)DNA損傷。如果DNA突然導(dǎo)電不良，這就是有蛋白質(zhì)需要修理的信號。在最新進(jìn)展中，他們讓電流通過了一段34納米長的DNA片斷，這一長度對醫(yī)療診斷設(shè)備和生物傳感器來說正合適，能良好檢查DNA中的突變和變化，這些改變可能導(dǎo)致癌癥或其他疾病。

目前，研究小組正在開發(fā)一種“DNA芯片”設(shè)備，利用DNA天然的導(dǎo)電性和它們能跟互補(bǔ)堿基結(jié)合的能力，探測DNA序列中的損傷。