人類基因組測序有望幾分鐘內完成

        來自倫敦帝國理工學院的科學家正在開發一種技術，它能夠在幾分鐘內完成個人基因組的測序，且費用比目前的技術要低得多。研究人員已經將這項原型技術申請，其研究成果發表在近期的《Nano Letters》雜志上。

        在這個新研究中，研究人員證明能在50 nm孔中利用電荷高速推動DNA鏈。當DNA鏈出現在芯片后面時，它的編碼序列被一種電極隧道接頭讀取。電線之間的2 nm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，它被認為是DNA測序技術的重大進步。在典型的納米孔實驗中，生物分子在電力驅動下穿過一個外加電場的納米孔。這導致孔內離子電流的特征性阻斷。通過分析，能提取出有關分子性質的一些信息，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，不能獲得結構信息。

        而另一種基于DNA的隧道運輸的檢測方法有望打破這些限制。因其源于量子力學，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。

        帝國理工學院化學系的Emanuele Instuli博士解釋了研究時面臨的挑戰：“直到現在還很難對齊接頭和納米孔。此外，對這種尺寸電線的改造接近原子規模，實際上已達現有儀器的極限。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。”

        研究人員通過隧道光譜學鑒定出有功能的隧道裝置，隨后*次證明能在納米孔平臺上同時進行隧道檢測和DNA分子的離子電流檢測。這是邁向超快DNA隧道測序的重要一步。

        與現有技術相比，這項技術有幾個明顯優勢：納米孔測序很快、很簡單；硅芯片比目前使用的一些易損材料更耐用，它們能夠處理、洗滌、并重新使用很多次，而*不會折損其性能。

        作者之一，化學系Joshua Edel博士談到：“與目前的技術相比，這個裝置能夠帶來更廉價的測序：只需幾美元而已。我們還未試過全基因組測序，但是初期實驗表明理論上能夠在幾分鐘內完成人類基因組的全基因組掃描。它顯然快得多，更可靠，且有望放大成一種裝置，每秒鐘讀取1千萬個堿基。”