Nature子刊：突破性DNA单碱基突变检测技术

　　研究人员开发出了一种新方法，可以检测DNA的特定片段，并精确找到单个突变，这有可能帮助医生诊断及治疗诸如癌症和结核病等疾病。研究结果在线发表在7月28日的《自然化学》（Nature Chemistry）杂志上。

　　

生物通报道  DNA序列最微小的变异也可能会造成深远的影响。这些小的改变可能是疾病的根源或是一些传染病耐受某些抗生素的原因。现代基因组学研究曾证实，成功治疗一种疾病以及让其迅速蔓延至整个身体，两者之间有可能就仅是一个突变的差异。

现在，研究人员开发出了一种新方法，可以检测DNA的特定片段，并精确找到单个突变，这有可能帮助医生诊断及治疗诸如癌症和结核病等疾病。研究结果在线发表在7月28日的《自然化学》（Nature Chemistry）杂志上。

论文的主要作者、华盛顿大学电子工程学及计算机科学与工程学助理教授Georg Seelig 说：“我们改进了从前的方法，新方案无需任何复杂的反应或是添加酶，它只需要利用DNA。这一方法能够有力地检测温度变化及其他的环境改变，这意味着它非常适用于资源缺乏环境下的诊断应用。”

DNA是一类核酸生物分子，它赋予了所有生物独特的遗传特征。在DNA双螺旋链中，一连串的碱基对编码着我们的遗传信息。随着基因组学研究的进展，人们清楚地了解到，仅一个碱基对的改变（突变、插入或删除）都足以引发严重的生物学后果。可以此来解释部分疾病发作，或是一些疾病对于常规抗生素治疗不产生反应的原因。

例如，众所周知耐药结核病是严重威胁人类健康和生存的危险因素之一。它对抗生素耐药通常是由于某一特异基因上的少数突变所导致。Seelig说，如果一名结核患者对治疗不产生反应，很有可能存在有突变。

现在，研究人员已具备了检测这种突变的能力。

Seelig与莱斯大学的David Zhang，以及华盛顿大学电子工程学博士生Sherry Chen设计出了一些探针，它们可以辨认出靶DNA片段上的单碱基对突变。借助这些探针，研究人员能够更详细地寻找长达200个碱基对的序列中的变异，而当前的方法只能检测20个碱基对DNA片段中的突变。

“我们的研究表明，我们可以更好地提高特异性。无论最好的特异性水平是什么，我们最佳能够获得这一数值的平方，”莱斯大学生工程学助理教授David Zhang说。

                      

针对一段怀疑带有突变的DNA序列，研究人员设计出一些测试探针。为此，他们生成了与问题双螺旋链互补的DNA序列。随后，他们将探针和DNA序列放置到有盐水的试管中混合，在那里如果碱基对完整它们会自然地彼此相互匹配。不同于以往的技术，探针分子检测的是靶DNA双螺旋链的突变，而非单链的突变，从而提高了特异性。

如果探针与靶DNA序列之间能够完美的匹配，探针就会发射荧光。如果不发荧光，则表明两者不匹配，靶DNA链中存在有突变。

研究人员已将该技术申请专利，并与华盛顿大学中心开展合作推动其商业化。他们希望能够把它转化为纸质诊断测试，使其能够应用于世界上部分缺少医疗资源的地区。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Conditionally fluorescent molecular probes for detecting single base changes in double-stranded DNA

Small variations in nucleic acid sequences can have far-reaching phenotypic consequences. Reliably distinguishing closely related sequences is therefore important for research and clinical applications. Here, we demonstrate that conditionally fluorescent DNA probes are capable of distinguishing variations of a single base in a stretch of target DNA. These probes use a novel programmable mechanism in which each single nucleotide polymorphism generates two thermodynamically destabilizing mismatch bubbles rather than the single mismatch formed during typical hybridization-based assays. Up to a 12,000-fold excess of a target that contains a single nucleotide polymorphism is required to generate the same fluorescence as one equivalent of the intended target, and detection works reliably over a wide range of conditions. Using these probes we detected point mutations in a 198 base-pair subsequence of the Escherichia coli rpoB gene. That our probes are constructed from multiple oligonucleotides circumvents synthesis limitations and enables long continuous DNA sequences to be probed.

 

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