上海应用物理研究所自主发明用纳米探针蘸取“内切酶”

生物谷

    生物谷报道：1纳米，只相当于头发丝十万分之一的粗细，而双链DNA分子的半径也就这么点儿。对如此尺度的DNA实施手术，须在原子力显微镜下，用特殊的纳米探针做“手术刀”。上世纪90年代至2004年，上海应用物理研究所教授李民乾、胡钧带领实验室，在纳米水平上对单个DNA分子实施“外科手术”，初步实现对单分子的切割、迁移、拾取等基本“技术动作”。   该所科研人员李宾、张益、胡钧等利用一种自主研发的纳米操纵技术，将生化反应精确定位在单个分子上，使DNA“分子手术”跨出了突破性一步。

    一条DNA长链由几万甚至上百万个“碱基”构成，它们是DNA手术的关键作用点。但纳米探针毕竟还不够“高精尖”，一“刀”下去会连带到许多个碱基，而且对后续的DNA连接不利。因此，要进一步提高手术精度，需借助自然状态下的分子生化反应。科学家发现了一类“非限制性内切酶”，这种特殊蛋白质能通过自然反应将DNA链“切断”，但它们的反应点却是随机的，无法进行定位切割。

    经多年研究，上海应用物理研究所科研人员发明了用纳米探针来蘸取这些“内切酶”，像毛笔一样将酶“点”到DNA的特定位置上，再通过控制反应条件，将这种生化反应“锁定”在这个位置上。于是，只要根据需要，选取DNA链上的某个位点，就能“万里挑一”进行定位反应，从而顺利切下一个DNA片段，并确保其它部分“毫发无损”。

    这种纳米级手术被喻为“21世纪的外科手术”。专家介绍，可精确制导的DNA“分子手术”，今后有望对不正常的基因部位进行割除，并在同一部位植入正常基因，达到“天衣无缝”的手术效果，实现个性化基因诊疗。

    专家点评

    《美国化学学会会刊（JACS）》审稿人：作为一个当代热门话题，论文为单分子操纵提供了一个有价值的应用途径，将实现精确的DNA定位切割，这是激动人心的，并具有广泛意义。

    日前从中科院上海应用物理研究所获悉，该所科研人员李宾、张益、胡钧等利用一种自主研发的纳米操纵技术，将生化反应精确定位在单个分子上，使DNA“分子手术”  跨出了突破性一步。（上海应用物理研究所）