圖片來源：D. DEAMER / UCSC |
從診斷測試到分子計算，科學家們希望能夠區分幾乎相同的 DNA 鏈。在本月出版的《自然生物技術》雜誌上的一篇報告中，加州大學聖克魯茲分校的研究人員描述了一種原型裝置，它可能提供解決方案。David Deamer 和他的同事們開發出一種含有微小孔隙的膜，這種膜每秒鐘吸入數百條單鏈 DNA，對其進行分析，然後將其吐出——正如 Deamer 所說的那樣，就像“品嚐溶液”。
奈米孔實際上是一種 α-溶血素離子通道，這是一種葡萄球菌細菌用來在細胞膜上穿孔的毒素。在它的開口處，孔隙大約 2.5 奈米寬——剛好足夠雙鏈 DNA 分子進入（頂部影像）。然而，在更深處，通道變窄到小於 2 奈米，因此只有從雙鏈中拉出的單鏈才能繼續透過（底部影像）。
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帶負電荷的 DNA 分子首先被離子電流吸入孔隙，離子電流是透過在膜上施加電壓產生的。在實驗中，科學家們使用了合成 DNA 分子，像髮夾一樣對摺。他們還進一步使用機器學習方法來訓練程式識別來自這些不同但相似的 DNA 分子的訊號。Deamer 指出，稍作修改，該檢測器可能有助於快速 DNA 測序或檢測所謂的單核苷酸多型性 (SNP)。“但最佳應用，”他的同事 Mark Akeson 補充道，“可能是我們任何人完全無法預見的。”