Nat Biotech:纳米孔蛋白质测序新突破！可识别15种氨基酸，蛋白组学测序未来可期
来源：医生在线
时间：2019/12/26 13:52
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日前，来自法国塞吉-蓬图瓦兹大学、美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校及法国初创公司Dream Pore的研究人员成功开发了一种基于纳米孔技术的蛋白质组学测序系统。该系统借助于短聚阳离子载体，能够对气溶素纳米孔中所有20种天然蛋白质氨基酸中的15种进行识别。这一成果对纳米孔蛋白质测序可行性进行了论证，并为开发相关临床应用奠定了基础。相关研究成果于12月16日在线发表于学术期刊《自然—生物技术》（Nature Biotechnology）。
论文共同通讯作者、塞吉-蓬图瓦兹大学研究员Abdelghani Oukhaled也指出，降低当前检测电流变化的背景噪声也可能有助于提供足够的分辨率，以区分完整的20种氨基酸。他还表示，虽然文章中研究人员未能完全区分所有的20种氨基酸，但研究结果也表明这种方法是可能实现的。“这给了我们信心。我认为纳米孔蛋白质测序是可行的。”
在这篇论文中，研究团队还提出了将该技术应用于蛋白质组学测序的设想：使用化学或酶学方法从目标蛋白的一个拷贝中按顺序切割末端氨基酸，然后将其导入纳米孔。他们指出，这个过程可以在大量的“电隔离体”（electrical lyisolate dvolumes）上并行完成。
从长远来看，Dream Pore公司希望开发能够大规模测序蛋白质及多肽的技术平台。短期内，该公司将与医院合作，致力于开发针对脑癌复发生物标志物的靶向检测平台。未来，该公司表示将不仅仅停留在纯科研领域，而是进一步进入医疗行业，利用纳米孔技术帮助解决临床需求。该公司预计在未来几年内，在证明该平台的技术有效性并开展脑癌标志物相关临床应用后，其团队将进一步开发相关的IVD检测产品。
在本篇Nature Biotechnology文章中，研究人员使用了一种气溶素纳米孔来检测单个氨基酸，并将氨基酸附着在聚阳离子载体分子上，以确保它们能在纳米孔内停留足够长的时间，以便收集有关电流变化的足够信息。分子动力学模拟的应用表明，气溶素纳米孔具有内置的单分子阱，其将聚阳离子载体结合的氨基酸完全限制在气溶素的感应区内。这种结构特征意味着每种氨基酸在孔中花费足够的时间来敏感地测量氨基酸的排除体积。利用一个野生型气溶素纳米孔，研究人员发现不同的电流屏障可用于识别20种天然氨基酸中的13种；通过对氨基酸进行化学修饰，研究人员将这一数字提高到15种。虽然研究人员可以检测并记录纳米孔中的其余5种电流变化，但这些变化太过相似，还无法清楚地加以区分。但研究也表明，化学修饰、仪器的进步和纳米孔工程技术为鉴定剩余几种氨基酸提供了一条途径。
论文共同通讯作者、塞吉-蓬图瓦兹大学研究员Abdelghani Oukhaled也指出，降低当前检测电流变化的背景噪声也可能有助于提供足够的分辨率，以区分完整的20种氨基酸。他还表示，虽然文章中研究人员未能完全区分所有的20种氨基酸，但研究结果也表明这种方法是可能实现的。“这给了我们信心。我认为纳米孔蛋白质测序是可行的。”
在这篇论文中，研究团队还提出了将该技术应用于蛋白质组学测序的设想：使用化学或酶学方法从目标蛋白的一个拷贝中按顺序切割末端氨基酸，然后将其导入纳米孔。他们指出，这个过程可以在大量的“电隔离体”（electrical lyisolate dvolumes）上并行完成。
从长远来看，Dream Pore公司希望开发能够大规模测序蛋白质及多肽的技术平台。短期内，该公司将与医院合作，致力于开发针对脑癌复发生物标志物的靶向检测平台。未来，该公司表示将不仅仅停留在纯科研领域，而是进一步进入医疗行业，利用纳米孔技术帮助解决临床需求。该公司预计在未来几年内，在证明该平台的技术有效性并开展脑癌标志物相关临床应用后，其团队将进一步开发相关的IVD检测产品。
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