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新的DNA擴增技術在體溫下起作用

    時間:2019-11-22  來源: 網站  作者:匿名  點擊:80

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    日本的科學家說,他們已經開發出一種放大DNA的方法,適合在基于DNA的計算和分子機器人等新興領域中使用。通過實現高度敏感的核酸檢測,他們的方法可以改善疾病診斷并加速生物傳感器的開發,例如用于食品和環境應用。

    來自日本雅培的東京工業大學(Tokyo Tech)和日本電子通信大學的研究人員發表了一篇文章(“無泄漏的百萬倍DNA擴增,帶有鎖定核酸并在一個罐中進行了靶向雜交 ”)在有機和生物分子化學中描述了一種在體溫(37°C / 98.6°F)下實現百萬倍DNA擴增和靶向雜交的方法。
     

    科學家注意到,這項名為L-TEAM(低溫度擴增)的技術是超過五年研究的成果,與傳統PCR(用于擴增感興趣的DNA片段的主要技術)相比,具有許多優勢。

    “開發了等溫級聯反應,該反應以指數方式放大了預設計的單鏈DNA,作為基于DNA的計算和分子機器人技術的傳感器和信號放大器模塊。利用發現的優勢,即鎖定的核酸可以抑制從頭開始的 DNA合成問題,在一個反應器中,在生理溫度下,可以實現高達百萬倍的擴增速率和同時發生的雜交。盡管將鎖定核酸引入模板的作用很復雜,但是在擴增過程中對于不同的DNA序列,通?梢砸种撇幌M男孤〥NA擴增。”研究人員寫道。

    “目前的反應可檢測一個DNA作為輸入,并產生大量的另一個DNA作為輸出,在分子濃度和擴增時間之間具有高度相關性,可用于核酸定量。”

    東京理工大學計算機學院的助理教授Ken Komiya博士解釋說,憑借其“一鍋式”設計,L-TEAM無需進行通常與PCR相關的加熱和冷卻步驟以及專用設備。他繼續說,這意味著它是一種有效,廉價的方法,可以重要地防止蛋白質變性,從而為實時分析活細胞開辟了一條新途徑。

    在他們的研究中,研究人員將稱為鎖核酸(LNA)的合成分子引入了DNA鏈,因為已知這些分子有助于在雜交過程中實現更大的穩定性。LNA的添加帶來了意想不到但有益的結果。研究小組觀察到“泄漏”擴增(一種非特異性擴增)水平降低,這一直是DNA擴增研究中的一個問題,因為它可能導致疾病診斷錯誤,即假陽性。

    Komiya說:“我們驚訝地發現LNA克服了DNA擴增反應中常見的泄漏問題的新穎作用。” “我們計劃詳細研究泄漏放大背后的機制,并進一步提高L-TEAM的靈敏度和速度。”

    在不久的將來,該方法可用于檢測短核酸,例如用于醫學診斷的microRNA。特別是,它可以促進即時檢驗和疾病早期檢測。如今,MicroRNA被越來越多地認為是用于癌癥檢測的有前途的生物標志物,并且可能是揭示人類健康和環境科學許多其他方面的關鍵。

    此外,小宮說,L-TEAM為DNA計算和DNA控制的分子機器人技術的實際應用鋪平了道路。他指出:“這項工作的最初動機是構建新型的擴增模塊,這對于構建先進的分子系統至關重要。” “這樣的系統可以洞察生物背后的運作原理。”

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