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DNA 纳米开关揭示了生命的分子联系

jean  发布于:2015/1/31  阅读量:635  来源:ScienceDaily

一系列复杂的分子组件间的相互作用,几乎可以控制生物科学的各个方面——生物健康发展、疾病研究进展以及药物疗效,这些均依赖于生命体内的分子间的相互作用。因此,理解这些生物分子的相互作用是至关重要的,它能够帮助我们发现新的、更有效的治疗和诊治癌症和其他疾病的方法,但目前急需科学家们研究出这种昂贵并复杂的实验设备。

 

目前,由维斯生物工程研究所、波士顿儿童医院和哈佛医学院的研究人员开发的一项新的技术,能够应用更快速、更便宜的方法来检查生物分子状态,在该研究的基础上,全球范围内的几乎所有实验室的科学家们,都可以为创造更好的药物进行进一步的试验探索。该研究结果的相关文章发表在2月份出版的 Nature Methods 杂志上。

 

“作为生物医学研究的基石,生物分子的相互作用分析通常是通过一些设备来完成,这些设备的价格高达数十万美元,”该项研究的资深作者 Wesley P. Wong 博士说,他是维斯生物工程研究所的助理教授。“而不是开发一个新的仪器,我们已经研制出了一个由DNA链组成的纳米工具,通过该工具只需应用实验室常见的、廉价的试剂,就可以检测和揭示分子的作用方式,因此,几乎所有人都能对其进行生物测量。”

 

Wong 是哈佛医学院生物化学&分子药理学和儿科的助理教授,也是波士顿儿童医院的细胞和分子医学研究员在,他把该工具称为DNA“纳米开关”。

 

纳米开关由DNA 链组成,相关分子可以有选择性地在链的不同位置进行吸附。这些分子之间的相互作用效果与药物化合物成功绑定目标一样,例如癌细胞上的蛋白质受体,能够引起DNA链的形变,最终使DNA链从一个开环状态变成闭环线性状态。Wong 和他的科研团队可以很容易地通过凝胶电泳对DNA 进行分离,并测量开环与闭环DNA 纳米开关的比例,凝胶电泳是一个简单的实验室操作技术,在大多数实验室均存在广泛的应用,其原理是:利用电流推动DNA链通过小毛孔凝胶孔,并根据他们的形状进行排序。

 

“与传统复杂的测量相比,我们的DNA 纳米开关因其较低的壁垒而引发关注,”同为第一作者的Ken Halvorsen 说,他曾是维斯生物工程研究所的一员,现在是奥尔巴尼大学RNA研究所的科学家。“该实验的所有试剂都是实验室常用试剂,并且该实验的一个样品的检测成本很低,该操作在测试生物分子间的相互作用中,与传统设备成本相比,表现出了的巨大的优势”。

 

为鼓励研究人员采用这种方法,并且在各实验室可以尝试使用DNA 纳米开关的情况下,Wong 和他的团队也可以为同僚们提供免费材料。

 

“我们不仅创造了初学者工具包,也列出了一个循序渐进的方案,使该方法能够在他们各自的实验室中立即生效,”同为第一作者的Mounir Koussa 说,他是哈佛医学院神经生物学在读博士。

 

Wesley 和他的团队正在致力于探究在基本层面上,探究对生物分子研究方式的影响,也就是说,他们致力于将该项技术普及到世界各地的实验室中,”Donald Ingber 博士说,他是维斯学院创始董事,是一名医学博士,是波士顿儿童医院血管生物学的教授,也是哈佛医学院和哈佛大学生物工程系教授。“世界各地的生物医学研究人员可以立即开始应用这种新方法,来研究生物化合物与目标的交互作用,应用目前通用试剂,以非常低的成本完成科学研究。”

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