可製作專屬奈米結構 即時檢測藥物效力 DNA天線 追蹤蛋白質變化

編譯/韋士塔  |2022.01.22
1197觀看次
字級
科學家利用DNA天線,測量蛋白質的結構變化。圖/美聯社

編譯/韋士塔

加拿大蒙特婁大學(University of Montreal)的研究團隊已研發出迄今最迷你的天線,長度僅5奈米,使用的材料是生物的去氧核糖核酸(DNA)。這種天線和傳統天線不同,並非用來傳輸無線電波,而是用於收集蛋白質變化的數據。

蒙特婁大學的生物工程和生物奈米技術專家瓦利-比利斯利(Alexis Vallee-Belisle)表示,DNA是攜帶遺傳指令的分子,直徑約為2奈米,只有人類頭髮的2萬分之1。DNA可製作成各種奈米結構和奈米裝置,因為DNA能像樂高積木一樣組裝,研究團隊據此製作出螢光奈米天線,能使用光信號記錄和傳送訊息,即時追蹤蛋白質發揮生物功能時產生的特殊信號。

瓦利-比利斯利在發表於《自然方法》(Nature Methods)期刊的報告中指出:「DNA奈米天線的原理,與能接收和發射無線電波的雙向天線一樣。這種螢光奈米天線能接收某種顏色或波長的光,並根據所感知的蛋白質活動,發射另一種顏色的光線,供研究人員檢測。」

研究人員表示,蛋白質是較大、功能較複雜的分子,在人類體內執行各種重要任務,包括支持免疫系統、調節器官功能等。蛋白質執行任務時,其結構會持續變化,這個過程被科學家稱為「蛋白質動態」(protein dynamics)。

瓦利-比利斯利指出,過去一直沒有適合的工具來追蹤蛋白質動態,難以監測不同的生物分子機制。如今研發出DNA奈米天線,研究人員可進一步了解蛋白質如何隨著時間產生結構上的變化。

參與這項研究的蒙特婁大學化學博士生哈倫(Scott Harroun)指出:「蛋白質動態的實驗,迄今仍是重大挑戰,因為核磁共振、X光晶體學等高結構分辨率技術,通常無法直接用來研究時間非常短暫的蛋白質動態。」

不過,最新的DNA合成技術能夠製作出不同長度和靈活性的專屬奈米結構,並加以優化,獲得所需的功能。哈倫解釋,使用DNA設計奈米天線時,手續相對簡單,且可製造不同長度的天線,並且很容易讓螢光分子與DNA相連。

與其他分析技術相比,DNA天線的最大優勢是能夠捕獲極為短暫的蛋白質變化。研究人員指出,這代表DNA天線能應用於生物化學和奈米技術等領域。哈倫說:「利用奈米天線,我們將可即時檢測鹼性磷酸酶與各種生物分子和藥物的效力,這種酶與癌症和腸道炎症等疾病有關。此外,DNA天線也能幫助奈米工程師開發更好的微型裝置。」

瓦利-比利斯利表示:「DNA奈米天線的化學編程技術相對簡單,容易操作,世界各地許多實驗室都能使用這項技術來研究蛋白質動態、研判新型藥物的功效或開發新的奈米技術。我們準備成立一家新創公司,爭取資金,最終目標是讓DNA天線商業化,供研究人員和製藥產業使用。」

熱門新聞
訂閱電子報
台北市 天氣預報   台灣一週天氣預報

《人間福報》是一份多元化的報紙,不單只有報導佛教新聞,乃以推動祥和社會、淨化人心為職志,以關懷人類福祉、追求世界和平為宗旨,堅持新聞的準度與速度、廣度與深度,關懷弱勢族群與公益;強調內容溫馨、健康、益智、環保,不八卦、不加料、不阿諛,希冀藉由優質的內涵,體貼大眾身心靈的需要、關懷地球永續經營、延續宇宙無窮慧命,是一份承擔社會責任的報紙。自許成為「社會的一道光明」的《人間福報》任重而道遠,在秉持創辦人星雲大師「傳播人間善因善緣」的理念之際,更將堅持為社會注入清流,讓福報的發行為人間帶來祥和歡喜,具體實現「人間有福報,福報滿人間」的目標。

 
聯絡我們 隱私權條款

Copyright © 2020 人間福報 www.merit-times.com
All Rights Reserved.