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新的DNA扩增技术在体温下起作用

    时间:2019-11-22  来源: 网站  作者:匿名  点击:103

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    日本的科学家说,他们已经开发出一种放大DNA的方法,适合在基于DNA的计算和分子机器人等新兴领域中使用。通过实现高度敏感的核酸检测,他们的方法可以改善疾病诊断并加速生物传感器的开发,例如用于食品和环境应用。

    来自日本雅培的东京工业大学(Tokyo Tech)和日本电子通信大学的研究人员发表了一篇文章(“无泄漏的百万倍DNA扩增,带有锁定核酸并在一个罐中进行了靶向杂交 ”)在有机和生物分子化学中描述了一种在体温(37°C / 98.6°F)下实现百万倍DNA扩增和靶向杂交的方法。
     

    科学家注意到,这项名为L-TEAM(低温度扩增)的技术是超过五年研究的成果,与传统PCR(用于扩增感兴趣的DNA片段的主要技术)相比,具有许多优势。

    “开发了等温级联反应,该反应以指数方式放大了预设计的单链DNA,作为基于DNA的计算和分子机器人技术的传感器和信号放大器模块。利用发现的优势,即锁定的核酸可以抑制从头开始的 DNA合成问题,在一个反应器中,在生理温度下,可以实现高达百万倍的扩增速率和同时发生的杂交。尽管将锁定核酸引入模板的作用很复杂,但是在扩增过程中对于不同的DNA序列,通常可以抑制不希望的泄漏DNA扩增。”研究人员写道。

    “目前的反应可检测一个DNA作为输入,并产生大量的另一个DNA作为输出,在分子浓度和扩增时间之间具有高度相关性,可用于核酸定量。”

    东京理工大学计算机学院的助理教授Ken Komiya博士解释说,凭借其“一锅式”设计,L-TEAM无需进行通常与PCR相关的加热和冷却步骤以及专用设备。他继续说,这意味着它是一种有效,廉价的方法,可以重要地防止蛋白质变性,从而为实时分析活细胞开辟了一条新途径。

    在他们的研究中,研究人员将称为锁核酸(LNA)的合成分子引入了DNA链,因为已知这些分子有助于在杂交过程中实现更大的稳定性。LNA的添加带来了意想不到但有益的结果。研究小组观察到“泄漏”扩增(一种非特异性扩增)水平降低,这一直是DNA扩增研究中的一个问题,因为它可能导致疾病诊断错误,即假阳性。

    Komiya说:“我们惊讶地发现LNA克服了DNA扩增反应中常见的泄漏问题的新颖作用。” “我们计划详细研究泄漏放大背后的机制,并进一步提高L-TEAM的灵敏度和速度。”

    在不久的将来,该方法可用于检测短核酸,例如用于医学诊断的microRNA。特别是,它可以促进即时检验和疾病早期检测。如今,MicroRNA被越来越多地认为是用于癌症检测的有前途的生物标志物,并且可能是揭示人类健康和环境科学许多其他方面的关键。

    此外,小宫说,L-TEAM为DNA计算和DNA控制的分子机器人技术的实际应用铺平了道路。他指出:“这项工作的最初动机是构建新型的扩增模块,这对于构建先进的分子系统至关重要。” “这样的系统可以洞察生物背后的运作原理。”