科學(xué)家首次用DNA合成出納米傳感器

美國和意大利科學(xué)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(cè)數(shù)千種不同的轉(zhuǎn)錄因子類蛋白質(zhì)的活動(dòng)，有望用于個(gè)性化癌癥治療并監(jiān)控轉(zhuǎn)錄因子的活動(dòng)。

轉(zhuǎn)錄因子是生命的主控開關(guān)，控制著人類細(xì)胞的命運(yùn)。轉(zhuǎn)錄因子的作用是閱讀基因組并將其翻譯成指令，指導(dǎo)組成和控制細(xì)胞的分子的合成，它有點(diǎn)像細(xì)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(xué)家們對(duì)細(xì)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(xué)的弗朗西斯科·里奇表示，探測(cè)轉(zhuǎn)錄因子活動(dòng)的所有信息已被編入基因組中，而且當(dāng)處于受激狀態(tài)時(shí)，這數(shù)千個(gè)不同的轉(zhuǎn)錄因子會(huì)依附于特定的目標(biāo)DNA序列中，因此，可使用這些序列作為起始點(diǎn)來構(gòu)建新的納米傳感器。

從細(xì)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(cè)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(xì)胞內(nèi)“辦公”，而且非常有針對(duì)性，足以應(yīng)付非常復(fù)雜的環(huán)境。

該研究團(tuán)隊(duì)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(shí)別出不同的轉(zhuǎn)錄因子)進(jìn)行了調(diào)整，將其編入分子開關(guān)中，當(dāng)這些DNA序列與其目標(biāo)結(jié)合時(shí)，這些分子開關(guān)就會(huì)變成熒光?？茖W(xué)家們能用這樣的納米傳感器，通過簡單測(cè)量熒光強(qiáng)度來直接確定細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子的活動(dòng)。

領(lǐng)導(dǎo)該研究的美國加州大學(xué)圣芭芭拉分校的艾歷克西斯·亞利-波利瑟納解釋道，科學(xué)家們主要通過細(xì)胞編程技術(shù)改變某些轉(zhuǎn)錄因子的濃度，將干細(xì)胞變成特定的細(xì)胞。新傳感器能監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)錄因子的活動(dòng)，因此可確保干細(xì)胞被正確地重新編程。它也能確定病人癌細(xì)胞中的哪個(gè)轉(zhuǎn)錄因子被激活，哪個(gè)被抑制，以便醫(yī)生對(duì)癥下藥。因?yàn)槠淠苤苯釉谏飿颖倔w內(nèi)工作，因此，它也能用于篩選和測(cè)試抑制腫瘤的新藥。

參與此項(xiàng)研究的加州大學(xué)圣芭芭拉分校博士后安德魯·伯翰稱，此前已有多個(gè)實(shí)驗(yàn)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(xué)家們無需花費(fèi)數(shù)小時(shí)將蛋白質(zhì)從細(xì)胞中提取出來，只需將傳感器直接放入細(xì)胞中，測(cè)量熒光強(qiáng)度即可。這種傳感器可用來監(jiān)測(cè)數(shù)千個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的活動(dòng)，以幫助科學(xué)家們更好地理解細(xì)胞分裂和發(fā)育機(jī)制。