Nature Nanotechnology报道华理学者独创性研究成果

    生物纳米孔单分子分析技术因其低成本、快速和无需荧光标记等优点，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。

    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。但在实际实验过程中，单链DNA穿过纳米孔的速度极快（约1微秒/碱基），且电流阻断信号极小（~皮安级），阻碍了纳米孔DNA测序技术发展。

    在国家自然科学基金委重大科研仪器研制项目资助下，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。

    论文的第一作者是博士生曹婵，通讯作者为龙亿涛教授。该研究工作得到田禾院士大力支持和细心指导，受到国家自然科学基金委创新研究群体（21421004）、重大科研仪器研制项目（21327807）、“973”研究计划、和高等学校学科创新引智计划的资助。

    文章链接： http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2016.66.html。