IBM与ASU联手开发出低成本的测序仪

莺歌燕舞

亚利桑那州立大学（ASU）的Biodesign研究所和IBM的Thomas J. Watson研究中心的科学家已开发出一种DNA测序的原型设备，能够让全基因组分析成为医学中的日常实践。
  “我们的目标是将便宜、简单而强大的DNA和蛋白诊断设备放到每位医生的办公室中，”ASU的物理学教授Stuart Lindsay谈道。这种技术将迎来个性化医疗的时代，利用个体的完整DNA和蛋白质图谱来设计针对每个人的治疗方案。
  在这项最新的研究突破中，研究小组设计出一个微小的DNA读取设备，比头发丝还要小数千倍。这个设备非常灵敏，在DNA穿过时能区分每个碱基（A、C、T或G）。概念验证的研究表明，此设备的灵敏度足以检测微量的DNA（纳摩尔浓度），甚至优于新一代测序技术。
  这个DNA测序设备的制作就像三明治，不过它以高科技的半导体元件来取代肉类和奶酪。通过层层堆叠这些元件，DNA的化学信息被转化成电信号。
  首先，他们利用一种称为原子层沉积（atomic layer deposition）的半导体技术，制作了一个由两个金属电极组成的三明治，它们由2nm厚的绝缘层隔开。然后在三明治中打了个洞：DNA在穿过金属层之间的间隙时被读取。
  Lindsay表示：“之前人们尝试过让一个电极面向另一个，而它们之间的间隙需要手动调整。这就不可能使用计算机芯片的制造方法来制造设备。”
  “我们利用一层薄薄的绝缘材料来确定电极之间的间隙，并在上面挖个洞来暴露这个间隙，这种方法要简单得多，”他说。“更重要的是，我们开发的技术让我们能制造出一个相对较大的间隙（约2nm），而之前的间隙要小得多（不到1nm）。这样，设备更容易制造，也为DNA穿过电极提供了空间。”
  具体而言，当电流通过纳米孔时，如DNA穿过，它就会导至电流中出现尖峰，这与DNA分子中的每个化学碱基相对应。研究人员还在做一些修饰，以完成设备的制造。
  研究小组曾遇到相当大的设备间差异，因此需要校准，让技术更加稳定。制造的最后一步，将纳米孔的直径降低至单个DNA分子的大小，尚未完成。
  总的来说，研究小组开发出一种可扩展的制造工艺来生产设备，这种设备能够在DNA分子穿过2nm的间隙时确定其碱基组成。研究小组也在修改这种技术，让它能够读取其他的单分子。


来源：生物通