目前，DNA芯片和微陣列技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成價值數(shù)十億美元的產(chǎn)業(yè)，科學家可以使用這項技術(shù)同時檢查數(shù)千個基因，了解它們中發(fā)生突變的情況，或者發(fā)現(xiàn)疾病的線索。然而，因為DNA探針固定在微陣列芯片的固體表面上，所以靶標尋找到探針是一個緩慢的過程。此外，很難把探針之間的距離控制在納米精度上。

　　美國亞利桑那州立大學生物設計研究所的科學家日前表示，他們在全球范圍內(nèi)首次開發(fā)出了全部由自組裝DNA納米結(jié)構(gòu)組成的基因檢測平臺。在新出版的美國《科學》雜志上，科學家認為，新的研究成果對基因芯片技術(shù)有著廣泛的影響，有望創(chuàng)造性地改變分析單個細胞內(nèi)基因表達的方式。

　　該生物設計研究所的工作重點在于促進衛(wèi)生保健、提供可再生能源和清潔環(huán)境創(chuàng)新、扼制全球傳染病威脅以及加強國家安全創(chuàng)新。研究所以擁有生物科學、納米工程學和先進計算技術(shù)的團隊為手段，力求解決復雜的全球問題的方案，并讓促進其加速進入市場。

　　結(jié)構(gòu)DNA納米技術(shù)目前發(fā)展十分迅速，該技術(shù)把生物分子組裝成各種納米結(jié)構(gòu)，廣泛地應用于從人類健康到納米電子學等諸多領(lǐng)域中。亞利桑那州立大學文理學院化學和生物化學助教授嚴浩(音譯)領(lǐng)導的跨學科研究組通過研究，尋找到了用結(jié)構(gòu)DNA納米技術(shù)檢測RNA的方法。他表示，如果看到他們DNA自組裝的過程，人們會驚奇地發(fā)現(xiàn)數(shù)以萬億的DNA納米結(jié)構(gòu)可以在幾微升的溶液里同時形成。而非常重要的是，它們具有生物相容性且易溶于水。

　　除嚴浩外，參與研究小組工作的還有論文第一作者、化學和生物化學研究生柯永剛(音譯)、化學和生物化學助教授劉燕(音譯)、單分子生物物理中心主任、物理學教授斯圖亞特?林德賽，以及生命科學學院的副教授常永(音譯)。

　　為開發(fā)基因檢測平臺中能探測RNA的探針，嚴浩利用了DNA堿基對配對的規(guī)則。通過控制堿基在一段合成DNA拷貝中的準確位置，他將一個單鏈基因組DNA(稱為M13)編譯成DNA納米(探測)瓦片(nanotiles)，其含有針對特定基因表達靶標的探針?？茖W家表示，僅僅經(jīng)過簡單操作，M13就變成了100萬億個納米瓦片，且產(chǎn)率接近100%。這些自組裝形成的能探測RNA的探測納米瓦片看上去就像納米尺寸的郵票。

　　研究組設計了三種不同的DNA探針瓦片，用于檢測三種不同的RNA基因。同時，還設計了一個條碼索引用于把不同的瓦片區(qū)分開來。嚴浩說：“每一個探針都可以通過自身的條碼加以辨別，因此我們把它們混合在同一個溶液中，然后我們用它進行多元檢測?！睘榕臄z單分子級的瓦片圖像，科學家采用了原子力顯微鏡(AFM)。

　　在每一個DNA探針瓦片的表面有一條懸掛著的單鏈DNA片斷，可以與目標RNA靶標結(jié)合。每一個探針實際上都含有兩個一半的探針，當靶標RNA到來的時候，它將與半探針雜交，讓單鏈懸掛探針變成剛硬的結(jié)構(gòu)。與DNA探針結(jié)合之后，DNA-RNA雜交變硬，變硬變化可以被原子力顯微鏡的懸臂感覺到，從而告訴人們完成了一個不需要標簽的RNA檢測。

　　盡管還有許多技術(shù)障礙有待克服，但科學家表示：“我們的方法所提供的是水溶性探針瓦片反應物，因此樣本的容量有可能縮小到單細胞容量的水平。我們的最終目標是在單細胞水平上檢測RNA基因表達?！?/P>

通過控制這些堿基在一段合成DNA拷貝中的準確位置，研究人員制成了含有針對特定基因表達靶標的探針的納米瓦片。利用原子力顯微鏡（AFM），科學家在單分子水平上拍攝到瓦片的圖像。結(jié)果實現(xiàn)了一個機械的、不需要標簽的RNA檢測。