新型納米力學成像探針實現DNA的直讀檢測和高分辨成像

　　近日，中國科學院上海應用物理研究所物理生物學研究室與上海交通大學、南京郵電大學合作，基于DNA納米技術發展了一系列DNA折紙結構并作為納米力學成像探針，實現了原子力顯微鏡下對基因組DNA的直讀檢測和高分辨成像。相關結果發表于《自然-通訊》(Nature Communications 2017, 8, 14738)。

　　DNA折紙結構是利用DNA堿基互補配對原則，通過程序性設計將M13 DNA在上百條DNA短鏈的輔助下折疊成指定幾何形狀。上海應物所博士張宏陸等在研究員樊春海指導下，并與晁潔、師詠勇等合作，通過設計DNA折紙結構作為原子力顯微鏡的納米力學成像探針，在單分子水平下實現了對DNA分子的特異性標記和單核苷酸變異性(SNP)的直讀檢測。相較于基于熒光成像的直讀方法，這種新技術將分辨率提升一個數量級，可達到遠超光學衍射極限的10納米分辨。基于DNA納米折紙結構設計的探針為原子力顯微鏡的圖像獲取提供了精確的標尺和豐富的選擇，為遺傳分析等生物學應用提供了新的工具。進一步，他們還將該方法與之前發展的納米PCR和單倍型分析技術(Nature Nanotechnology 2011, 6, 639)結合，實現了單分子水平的遺傳樣本單倍型分析。這種單分子水平的單倍型分析通量高，可靠性好，有望用于易感基因的發現、疾病相關基因的鑒定和藥物設計等方面。