生物芯片联合石墨烯电子产品和DNA链置换术用于检测多形态变异

By LabMedica International staff writers
Posted on 06 Sep 2016

一组生物工程师设计了一种电子生物芯片，可用于个体化用药，能实时检测单核苷酸多态性（SNP）引发的DNA突变。
SNP是单核苷酸碱基的变异，在基因序列中作为各种人类疾病的标志物。使用具备高度专属性和灵敏度的方法检测SNP，对于有效实时个体化治疗至关重要。然而，现有DNA测序（包括SNP检测）主要使用基于酶的方法或荧光团标记检测法，耗费时间，需要实验室配置，并且昂贵。此前报告的基于电荷的电子SNP检测器专属性和准确性不足，令检测的有效性受限。

图片：生物传感芯片——由嵌入石墨烯半导体管的双链DNA探针组成——进行DNA SNP电子检测（照片由University of California, San Diego提供）。

为了改善SNP检测的准确性和专属性，University of California，San Diego（USA）的研究者联合了动态DNA纳米技术和高分辨率电子传感，以嵌入石墨烯场效应晶体管（FET）的双链DNA探针形式进行检测。
检测方法基于以包含具体SNP的弱结合DNA双链的置换反应进行检测。通过检测石墨烯半导体管中链置换诱导抗性（因此产生的电流）的变化检测单一错配。使用大的双螺旋DNA链（多达47个碱基）将检测出假阳性结果的可能性最小化，改善SNP检测的准确性。
“单链DNA探针不能提供此选择性——甚至含有一个错配核苷酸碱基的一条DNA链能与探针结合并产生假阳性结果，”资深作者，University of California（San Diego）的生物工程、机械工程学和材料科学教授，Ratnesh Lal博士说明。“我们期望使用更长的探针，能开发一种可靠的序列专属性SNP检测芯片。事实上，我们开发的技术有高灵敏度和专属性。”
“我们处于开发快速实惠的数字化方法的前沿，以高分辨率检测基因突变——检测核酸序列中的单核苷酸变化，”Lal博士说明。
SNP生物传感器探针的描述详情可见2016年6月13日网络版的Proceedings of the [U.S.] National Academy of Science（[美国]国家科学院学报）。

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University of California, San Diego