研究人員在大阪市立大學(xué)與國(guó)際合作者的幫助下，報(bào)道稱(chēng)他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種納米流體裝置，能夠隨機(jī)地捕獲單個(gè)蛋白質(zhì)，并在其自然高濃度下進(jìn)行數(shù)字檢測(cè)。這一進(jìn)展有望為個(gè)性化疾病預(yù)防和治療奠定基礎(chǔ)。

科學(xué)家們?cè)凇禨mall》雜志上發(fā)表了他們的研究成果《納米流體適配體納米陣列實(shí)現(xiàn)正常濃度下隨機(jī)捕獲單個(gè)蛋白質(zhì)》。

研究人員寫(xiě)道：“單分子實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚪沂緜鹘y(tǒng)集合平均測(cè)量所隱藏的分子行為和特性的多樣性、隨機(jī)性和異質(zhì)性，因此在各個(gè)領(lǐng)域具有重要意義和重大影響。盡管單分子實(shí)驗(yàn)在超低濃度下取得了重大突破，但在自然生物分子過(guò)程中以正常濃度捕獲溶液中的單個(gè)分子仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)?！?/p>

研究人員展示了一種高密度、良好定義的納米流體適配體納米陣列（NANa），該陣列通過(guò)在納米通道中以納米金納米圖案的方式自組裝設(shè)計(jì)良好的適配體分子，具有特異性地捕獲目標(biāo)蛋白質(zhì)（例如血小板源性生長(zhǎng)因子BB；PDGF-BB），并在優(yōu)化的納米流體條件下形成均勻的蛋白質(zhì)納米陣列。

隨機(jī)捕獲單個(gè)PDGF-BB分子

“由于這些基本特性，納米流體適配體納米陣列能夠按泊松分布統(tǒng)計(jì)原理，以與單個(gè)細(xì)胞等量的超小體積樣品中，隨機(jī)地捕獲單個(gè)PDGF-BB分子，形成易于尋址的單蛋白質(zhì)納米陣列。這種方法提供了一種超越大多數(shù)傳統(tǒng)單分子實(shí)驗(yàn)方法中的濃度和體積限制的單蛋白質(zhì)捕獲的方法和裝置，從而開(kāi)辟了一條探索個(gè)體生物分子行為的道路，這在迄今為止還未得到廣泛探索?！?/p>

精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的核心是準(zhǔn)確測(cè)量單個(gè)細(xì)胞中的基因和蛋白質(zhì)等生物分子。然而，直到現(xiàn)在，還沒(méi)有工具能夠同時(shí)處理單個(gè)細(xì)胞內(nèi)容的微小體積（通常為皮升級(jí)，即10^-12 L）并在高濃度的細(xì)胞環(huán)境中定量測(cè)定生物分子，研究人員表示。

該裝置被命名為納米流體適配體納米陣列（NANa），它是一種基于納米通道的芯片，設(shè)計(jì)用于在與單個(gè)細(xì)胞相當(dāng)?shù)某◇w積樣品中，對(duì)個(gè)別分子進(jìn)行數(shù)字檢測(cè)。使用稱(chēng)為適配體的合成抗體，NANa能夠隨機(jī)地捕獲和數(shù)字檢測(cè)目標(biāo)蛋白質(zhì)的單個(gè)分子，即使在高濃度的樣品中也可以實(shí)現(xiàn)。這些適配體與特定分子結(jié)合，并密集排列在裝置的納米通道中。

展望未來(lái)，科學(xué)家計(jì)劃在實(shí)際細(xì)胞樣品中進(jìn)行實(shí)證演示，對(duì)獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理，并探索將基于人工智能的圖像識(shí)別技術(shù)和生物大數(shù)據(jù)集成的潛力。

大阪市立大學(xué)工學(xué)研究科副教授徐巖博士表示：“人類(lèi)是由大量細(xì)胞組成的復(fù)雜有機(jī)體。我們希望NANa能夠?qū)€(gè)體細(xì)胞中生物分子數(shù)量的信息數(shù)字化，成為生命科學(xué)與信息科學(xué)之間的橋梁，為未來(lái)的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)鋪平道路?！?/p>

通過(guò)這項(xiàng)研究，研究人員在納米流體裝置領(lǐng)域取得了重要突破，有望為個(gè)性化醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展提供新的可能性。

編輯：周敏

排版：李麗