韓國開發(fā)出基于適體的夾層式生物傳感器

生物傳感器有可能徹底改變我們監(jiān)測人體、病原體、食物和環(huán)境污染物的方式。據(jù)麥姆斯咨詢報道，來自韓國高麗大學（Korea University）的Man Bock Gu教授為大家詳細解釋了他在該領域的創(chuàng)新。他發(fā)表于《生物工程》期刊上的文章獲得了生物工程研究所年度最佳論文獎的殊榮。

基于適體-抗體的夾層式生物傳感器和基于適體配對的夾層式生物傳感器

以下是Man Bock Gu教授的采訪記錄。

問：您能否解釋一下何為生物傳感器？

答：生物傳感器能診斷疾病或檢測病毒，以及對人類和環(huán)境有害物質。生物傳感器通常很小且方便操作。一款生物傳感器應該具有三大主要組件：生物受體（生物分子）、換能器（通過電或光產生信號）和轉換器（可以通過顏色或其它度量來讀?。?。理想的生物傳感器可以輕松適配任何應用。

問：您能否簡要描述您一直為之努力的研究領域？

答：我們正在開發(fā)基于適體的生物傳感器，尤其是能夠篩選成對的適體。適體是下一代生物受體，由DNA或RNA核酸組成，代替能夠與特異性靶標相結合的抗體。一般而言，使用單個適體的生物傳感器在信號生成或重現(xiàn)性方面是不穩(wěn)定的。這就是大多數(shù)商業(yè)化生物傳感器使用一對受體的原因（適體或抗體）。因此，我們正致力于開發(fā)一對適體，能夠同時在兩個不同位點結合相同的靶標，使得三明治結構（適體1-靶標-適體2）成為可能。事實上，我們擁有自己的適體開發(fā)技術，能夠成功開發(fā)一對適體，我們把這種方法稱為“Graphene-oxide SELEX（GO-SELEX）”。通過使用這種GO-SELEX，我們已經能夠為包括蛋白質生物標志物和病毒在內的幾種不同標靶開發(fā)出多對適體，并且非常成功，足以證明該技術的優(yōu)勢。

問：與其它平臺相比，基于適體的夾層式生物傳感器的主要優(yōu)點和缺點是什么？

答：與基于適體的單一生物傳感器相比，基于適體的夾層式生物傳感器的優(yōu)點是靈敏度和穩(wěn)定性。由于基于適體的夾層式傳感器使用兩種不同的適體，主要適體捕獲靶標，第二適體與產生信號的靶標結合，使用金納米粒子、酶等可以獨立擴增與靶標結合的信號。此外，由于信號是從第二適體獨立產生，因此信號非常穩(wěn)定且重復性好。

問：您認為這項研究的潛在應用是什么？

答：很明顯，這些基于適體的夾層式生物傳感器可以應用于橫向流動測定，例如妊娠診斷試劑盒?；谶m體的夾層式生物傳感器還可以用于診斷人體疾病，檢測流行性病毒或食物和環(huán)境中的污染物。

問：有關這一系列研究，還存在哪些挑戰(zhàn)或困難？

答：在非常復雜的介質（如血液或排泄物）中開發(fā)靶標適體仍然是一項挑戰(zhàn)。此外，找到小于1000道爾頓（Daltons）的小分子適體配對也非常具有挑戰(zhàn)性。

問：該領域還有哪些值得期待的進展呢？

答：許多研究團隊正在使用適體開發(fā)各種類型的生物傳感器。橫向測流條測定（lateral flow strip assay，LFSA）和電化學傳感器尤其具有吸引力，上述平臺易于使用且具有便利性和便攜性。

問：您對在生物工程研究所會議上贏得2018年“最佳論文”作何感想？

答：我們很高興能夠獲此殊榮，我希望該獎項能夠讓更多讀者關注到論文以及《生物工程》期刊。