樊春海谈DNA纳米基因芯片:体现了现代科技的交叉性

2011-1-09 11:57 来源: 北京科技报
3720 收藏到BLOG

  DNA纳米技术是利用DNA的分子性质,构建出可操控的新型纳米尺度聚集体或超分子结构。此时,DNA的作用不再是遗传物质,而是作为结构模板,或是作为计算工具。前不久,中科院院士贺林、中科院上海应用物理研究所研究员樊春海等人便利用DNA纳米技术,开发出了DNA纳米基因芯片,可以用来检测疾病,并大大提高了基因检测的效率。相关工作发表在国际学术期刊《先进材料》上,以及作为封面论文发表在纳米技术领域影响很大的Small杂志上。

  记者:有人将你们的新发明称为“DNA纳米中国芯”,您怎么看?

  樊春海:确实有媒体朋友这么叫,我个人觉得不太合理,因为“中国芯”的概念容易让人误解为是某种电子产品。我更倾向于称其为DNA纳米基因芯片。这项成果与我们之前所做的“中国DNA地图”有很大关联。

  记者:这两者之前有哪些联系呢?

  樊春海:早在2006年,在贺林院士带领下,“创作”出了一幅长150纳米、宽120纳米、厚2纳米,分辨率6纳米的“DNA中国地图”,人眼必须通过原子力显微镜才能看见,它是世界上第一个不对称的二维DNA图形。这张“地图”就是借用计算机芯片的概念,其本身实际为一个基因芯片。我们便想让这个成果运用到生物监测当中去,这也为开发DNA纳米基因芯片打下了基础。

  记者:为何说DNA纳米基因芯片提高了基因检测的效率?

  樊春海:在这块基因芯片上布满了基因探针,基因探针就是一小段单链DNA,可以用来检测疾病,以及发现与遗传病、传染病相关的一些情况。基因芯片借用了计算机芯片的概念,就是将众多基因探针集成到一块硅片上面,我们制作的DNA纳米基因芯片就是将硅片去掉,直接利用DNA编织成一个纳米尺度的基因芯片,上面布满了基因探针,完全存放于溶液中。

  以往科研人员进行基因检测时,大多利用硅片或玻璃作为载体进行,因为载体面积大,导致这种方法效率不高,而我们开发的这种检测方法,是在溶液中的DNA本身进行,这种检测方法可以在1毫升的溶液中检测上亿个基因探针,效率大大提高。

  记者:为何要将基因芯片做成中国地图形状呢?

  樊春海:当然也可以讲基因芯片做成长方形、正方形等多种形状,但这样一来还得给每个基因探针进行编码,了解其具体位置。做成地图的优势就在于定位,我们在基因芯片上做DNA检测时,可以了解到包含不同信息的基因探针的具体位置在哪。

  比如,当我们在检测某一种疾病的时候,位于“北京”位置的基因探针出现光学或力学方面的变化,这说明这个基因探针包含这种疾病,我们就能利用物理技术迅速的确定这个探针的具体位置。

  记者:听上去这个基因芯片包含了多个学科?

  樊春海:DNA纳米基因芯片体现了现代科技的交叉性,比如我们研究团队里就有来自物理、化学、生物等多个领域的专家学者,而开发出的这种芯片包含了多个学科交叉的合作效益,实现了纳米技术、生物医学和计算科学等多学科交叉。

  记者:这项成果有哪些应用前景?

  樊春海:未来应该主要应用于检测基因带有的各类遗传性疾病、传染病等。比如未来可能出现这样一种场景,就是任何一个人提供自己的基因片段,就可以检测出其基因中可能带有的各类疾病隐患,如果已经患病,可以了解其病症未来的变化趋向,症下药;如果还未得病,就可以针对可能会患的某种疾病进行提前预防;医生和科研人员可以提前针对患者可能发生的疾病制定合理的治疗方案,或者进行相关药物研制。

  人物介绍:

  樊春海,1974年生,中科院上海应用物理研究所物理生物学研究室主任,博士生导师。