遗传编码的报告基因蛋白一直是生物技术研究的中流柱，使科学家能够跟踪基因表达，了解细胞内过程并进行调试工程遗传回路。
但是，依赖荧光和其他光学方法的常规报告方案具有实际的局限性，可以在该领域的未来进步中产生阴影。现在，华盛顿大学和微软大学的研究人员已经在这些复杂的生物系统内部创建了一个“纳米 - 故事”，使科学家可以在全新的眼中看到记者蛋白质。
该团队引入了一类新的记者蛋白质，可以通过市售纳米孔传感设备直接阅读。新系统 - 被称为“纳米孔的可调蛋白质标签设计为记者”或“纳米芯器”- 可以从细菌和人类细胞培养物中检测出多种蛋白质表达水平，远远超出了现有技术的能力。
该研究于8月12日发表自然生物技术。
“纳米底机为工程细胞提供了一种新的，更丰富的词典，以表达自己的表达，并为他们旨在追踪的因素提供了新的启示。他们可以一次告诉我们有关一次环境中发生的事情的更多信息，”UW分子工程与科学学院的博士生兼博士生尼古拉斯·卡多佐（Nicolas Cardozo）说。欧洲杯线上买球“我们从本质上使这些细胞可以与计算机'谈谈'以新的细节，规模和效率水平的周围环境中发生的事情，这将使比以前能做的更深入的分析。”
对于常规的标记方法，研究人员可以同时跟踪几个光学报告蛋白，例如绿色荧光蛋白，因为它们具有重叠的光谱特性。例如，很难一次区分三种不同的荧光蛋白。相比之下，纳米曲线的设计用于携带由氨基酸串组成的不同蛋白质“条形码”，这些氨基酸组合时，在组合组合时，允许至少十倍的多重可能性。
这些合成蛋白在细胞外分泌到周围环境中，研究人员可以使用市售的纳米孔阵列收集和分析它们。在这里，团队使用了牛津纳米孔技术奴才设备。
研究人员用充电为纳米孔蛋白设计了“尾巴”这样它们就可以通过电场将它们拉入纳米孔传感器。然后，团队使用机器学习来为每个纳米孔仪标记的电信号分类，以确定每个蛋白质的输出水平。
“这是单元和计算机之间的根本新接口，”保罗·G·艾伦（Paul G.欧洲杯线上买球“我想做的一个类比是，荧光蛋白记者就像灯塔一样，纳米底片就像瓶中的消息一样。
“灯塔对于传达物理位置确实很有用，因为您可以从字面上看到信号的来源，但是很难将更多信息包装到这种信号中。另一方面，瓶中的一条消息可以包装大量的信息进入很小的船只，您可以将其中的许多信息发送到另一个位置。。”
作为概念的证明，该团队开发了一个拥有20多个不同纳米图的库。但是，据现在是UC Berkeley-UCSF生物工程研究生课程的博士生Karen Zhang的共同领导作家Karen Zhang的潜力大大增加。
“我们目前正在努力将纳米芯片的数量扩展到数百，数千甚至数百万的人数。”张说，张今年毕业于大学，并获得了生物化学和微生物学学士学位。“我们拥有的越多，我们可以追踪的东西越多。
“我们对单细胞蛋白质组学的潜力感到特别兴奋，但这也可能是改变游戏规则的人，就我们进行多重生物并诊断疾病的多重生物传感的能力而言，甚至可以将治疗剂靶向人体内部的特定区域。如果我们能够并行地测量所有组件的性能，而不是通过反复试验，那么遗传回路设计将变得容易得多，而且耗时要少得多。”
这些研究人员在开发了一个分子标记系统以取代常规库存控制方法之前对奴才设备进行了新的使用。该系统依赖于包含DNA合成链的条形码，这些条形码可以使用便携式读取器按需解码。
这次，团队走得更远。
“这是第一篇展示如何重新使用商业纳米孔传感器设备的纸张，用于除了最初设计的DNA和RNA测序以外的应用，“”适应性生物技术的计算生物学家Kathryn Doroschak的合着者Kathryn Doroschak说，他在艾伦学校完成了这项工作。“作为纳米孔技术的先驱，这令人兴奋，将来变得越来越易于访问和无处不在。在传统基因组学之外可用。”
该论文的其他合着者是东北大学的Aquynn Nguyen和Amazon的Zoheb Siddiqui，都是前UW本科生；Patch Biosciences的Nicholas B欧洲杯线上买球ogard，前UW博士后研究助理；艾伦学校教授路易斯·塞兹（Luis Ceze）；艾伦学校的分支机构教授，微软的高级研究经理卡琳·斯特劳斯（Karin Strauss）。这项研究由国家科学基金会，美国国立卫生研究院和牛津纳米孔技术的赞助研究协议资助。欧洲杯线上买球
资源：https://www.moles.washington.edu/