图片来源：D. DEAMER / UCSC |
从诊断测试到分子计算，科学家们希望能够区分几乎相同的 DNA 链。在本月出版的《自然生物技术》杂志上的一篇报告中，加州大学圣克鲁兹分校的研究人员描述了一种原型设备，它可能提供解决方案。David Deamer 和他的同事们开发出一种含有微小孔隙的膜，这种膜每秒钟吸入数百条单链 DNA，对其进行分析，然后将其吐出——正如 Deamer 所说的那样，就像“品尝溶液”。
纳米孔实际上是一种 α-溶血素离子通道，这是一种葡萄球菌细菌用来在细胞膜上穿孔的毒素。在它的开口处，孔隙大约 2.5 纳米宽——刚好足够双链 DNA 分子进入（顶部图像）。然而，在更深处，通道变窄到小于 2 纳米，因此只有从双链中拉出的单链才能继续通过（底部图像）。
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带负电荷的 DNA 分子首先被离子电流吸入孔隙，离子电流是通过在膜上施加电压产生的。在实验中，科学家们使用了合成 DNA 分子，像发夹一样对折。他们还进一步使用机器学习方法来训练程序识别来自这些不同但相似的 DNA 分子的信号。Deamer 指出，稍作修改，该检测器可能有助于快速 DNA 测序或检测所谓的单核苷酸多态性 (SNP)。“但最佳应用，”他的同事 Mark Akeson 补充道，“可能是我们任何人完全无法预见的。”