华人科学家《科学》发布革新性新技术

　　

生物通报道：来自亚利桑那州大学单分子生物物理中心（Center for Single Molecule Biophysics，生物通注），传染病及疫苗研究中心（Center for Infectious Diseases and Vaccinology）等处的研究人员研制出了一种新型基因检测研究工具，有利于科学家们今后分析研究单个细胞内部基因表达的方式，以及蛋白活动的情况，开拓了基因检测的新思路。这一研究成果公布在最新一期的（1月13日）《Science》杂志上。

文章的通讯作者是亚利桑那州大学生物化学副教授严浩（Hao Yan，音译），第一作者为化学和生物化学研究生柯勇刚（Yonggang Ke，音译），参与研究的还包括单分子生物物理中心主任、物理学教授Stuart Lindsay，以及生命科学学院的副教授Yung Chang。

DNA不仅仅是生命的密码，它还是制造纳米级构件和设备的通用元件。通过现代生物技术，我们可以制造出很长的DNA分子，上面排列着根据意愿选择的构建模块序列，这为DNA的应用开辟了广阔的新天地，而不仅限于自然界中生物进化的领域。在这篇研究报告中，研究人员就利用结构DNA纳米技术（指把生物分子组装成各种纳米结构，在从人类健康到纳米电子学的诸多领域都有应用），开发了出了世界上第一种完全由自组装DNA纳米结构制成的基因检测平台。

这一平台工具的功能相当于现有的基因芯片，基因芯片通常用来同时检验成千上万个基因的突变情况或寻找疾病成因。但这一工具仅为纳米级，研究对象还不到人类头发粗细的几万分之一。

Hao Yan表示，“结构DNA纳米技术的领域最近出现了令人非常激动的进展，即Ned Seeman、Erik Winfree及其同事最先示范了用瓦片DNA自组装构建几何与拓扑纳米结构”，在06年3月的一期《Nature》封面上，Paul W. K. Rothemund描述的一个新方法却打破了很多常规。虽然该方法忽略了序列设计、链的纯净度和链的集中比例，但它却能使所构建的DNA纳米结构比以前任何时候所构建的都更大、更复杂。这种从下往上“一锅烩”的方法用几百个短的DNA链来将一个非常长的链像订书针那样钉成二维结构，这是一项重要的DNA纳米阵列的研究成果。

在这篇最新的研究成果中，一种微型芯片能够深入单个细胞内部进行研究，而现有的基因芯片只能研究整组细胞，并且这项新技术使更为精密的分析成为可能，比如它能逐个检测细胞的基因变化，以及检测微量的RNA。

目前这一技术仍然存在一些技术障碍，但是这种工具能在水溶性溶液中合成，制作成本低，因此具有广阔的应用前景。
（生物通：万纹）

原文摘要：
Science 11 January 2008:
Vol. 319. no. 5860, pp. 180 - 183 DOI: 10.1126/science.1150082
Self-Assembled Water-Soluble Nucleic Acid Probe Tiles for Label-Free RNA Hybridization Assays
『Abstract』

附：
HAO YAN

Assistant Professor
Ph.D., New York University, 2001

Office: Biodesign A 124B Lab: Biodesign A 131
Phone: [phone] Lab Phone: [phone]
Fax: [phone]
Email: [e-mail]

Research Interests

Our research program is highly interdisciplinary which combines Chemistry, Biology, Physics and Material Science. Our goal is to achieve programmed design and assembly of biologically inspired nanomaterials and to explore its applications in nanoelectronics, controlled macromolecular interactions and biosensing. Our research is focused in the following four themes:

1) Bio-Nanotechnology: Design of novel DNA nanostructures, implementation of the designed structure in the construction of patterned DNA arrays and nanomechanical devices. Develop modular methods to achieve biomimetic molecular motors.

2) Nanoelectronics: Utilize rationally designed DNA nanostructure to template nanoelectronic components such as nanoparticles or carbon nanotubes into functional nanodevices.

3) Macromolecule Structure Elucidation: Develop methods to self-assemble 2D and 3D protein arrays for structural determination using Electron Microscopy or X-ray Crystallography.

4) Biomolecular Imaging: Investigation of protein-DNA interactions using high resolution imaging technology such as Atomic Force Microscopy and Electron Microscopy.

Major techniques in our group include: DNA/RNA/Protein manipulation (gel electrophoresis, labeling, hybridization, PCR and footprinting, cloning), electron-beam lithography, Atomic Force Microscopy (AFM), Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Electron Microscopy (EM), Fluorescence Spectroscopy, UV-Vis, Circular Dichroism (CD) and chemical synthesis.
 

Dr. Yan and his research group

亚利桑那州立大学生物设计研究所

亚利桑那州立大学的生物设计研究所（Biodesign Institute）把重点放在促进卫生保健、提供可再生能源和清洁我们的环境的创新、抢先制止全球传染病威胁以及增进国家安全的创新。利用集合了生物科学、纳米尺寸工程学以及先进计算技术的团队手段，研究所的目标是找到解决复杂全球挑战的方案，并让这些发现加速进入市场。该研究所还在每学期为超过250名学生提供手把手的实验室研究机会，从而教育未来的科学家。