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近日，中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所物理生物學(xué)研究室與上海交通大學(xué)、南京郵電大學(xué)合作，基于DNA納米技術(shù)發(fā)展了一系列DNA折紙結(jié)構(gòu)并作為納米力學(xué)成像探針，實(shí)現(xiàn)了原子力顯微鏡下對基因組DNA的直讀檢測和高分辨成像。相關(guān)結(jié)果發(fā)表于《自然-通訊》(Nature Communications 2017, 8, 14738)。

DNA折紙結(jié)構(gòu)是利用DNA堿基互補(bǔ)配對原則，通過程序性設(shè)計(jì)將M13 DNA在上百條DNA短鏈的輔助下折疊成指定幾何形狀。上海應(yīng)物所博士張宏陸等在研究員樊春海指導(dǎo)下，并與晁潔、師詠勇等合作，通過設(shè)計(jì)DNA折紙結(jié)構(gòu)作為原子力顯微鏡的納米力學(xué)成像探針，在單分子水平下實(shí)現(xiàn)了對DNA分子的特異性標(biāo)記和單核苷酸變異性(SNP)的直讀檢測。相較于基于熒光成像的直讀方法，這種新技術(shù)將分辨率提升一個數(shù)量級，可達(dá)到遠(yuǎn)超光學(xué)衍射極限的10納米分辨。基于DNA納米折紙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探針為原子力顯微鏡的圖像獲取提供了精確的標(biāo)尺和豐富的選擇，為遺傳分析等生物學(xué)應(yīng)用提供了新的工具。進(jìn)一步，他們還將該方法與之前發(fā)展的納米PCR和單倍型分析技術(shù)(Nature Nanotechnology 2011, 6, 639)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了單分子水平的遺傳樣本單倍型分析。這種單分子水平的單倍型分析通量高，可靠性好，有望用于易感基因的發(fā)現(xiàn)、疾病相關(guān)基因的鑒定和藥物設(shè)計(jì)等方面。