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《國際要聞》呼吸檢測腎臟問題! 蛋白質奈米導線拓展居家腎病檢測
2023-03-06

※馬薩諸塞大學阿默斯特分校發表新生物奈米導線能夠偵測呼吸中的氨氣檢測腎臟病。(Photo credit: University of Massachusetts Amherst and Prof. Yao and Ueki)

美國馬薩諸塞大學阿默斯特分校(University of Massachusetts Amherst)的研究團隊利用細菌製造的蛋白質奈米導線開發新型生物感知器。這種蛋白質奈米導線對於氨氣具有高度敏感性,而氨氣存在於腎臟病患者的呼吸中。此外,研究團隊也能為其他大量的健康生物標誌物製造奈米導線。研究團隊對大腸桿菌進行了基因改造,用以創造出對氨氣更加敏感的蛋白質奈米導線。這些奈米導線會被排列至一個電極矩陣上,如果氨氣與它們結合,就會改變生物感知器的電訊號,能夠用以檢測腎臟疾病,或讓醫師追蹤病人腎臟病的進程。這種蛋白質構造也是生物可降解的,比起傳統的合成奈米導線更加環保。

人類的鼻子是一個相當強大的感知器,研究團隊以人類的鼻子為靈感開發這款最新的生物感知器。「人類的鼻子有幾百種受體,每種受體對一個特定分子具感受性。它們比任何可以設計的機械或化學裝置都還要敏感與有效。我們想知道我們是否能夠利用生物設計取代依賴合成材料。」這項研究的共同主持人Jun Yao助理教授說道。

這項技術基於一種稱為Geobacter sulfurreducens的細菌,它能產生導電的蛋白質奈米導線。然而,這些細菌非常難以培養,所以研究人員純化製造蛋白質奈米導線的基因,並透過基因工程的方式插入大腸桿菌中。「我們把奈米導線基因 – pilin從G. sulfurreducens中純化後插入以被科學界使用半世紀的大腸桿菌中。」參與這項研究的Derek Lovley博士說道。

研究團隊更修改了基因編碼,讓其中一部分的基因能轉譯出名為DLESFL的氨敏感胜肽。「透過基因修飾奈米導線使它們對氨的反應強100倍,與之前傳統使用的矽或金屬奈米導線製造的感知器相比,微生物生產的奈米導線作為感知器的功能要好更多。」另一位參與這項研究的Yassir Lekbach博士說道。

令人興奮的是,研究人員認為它們可以透過修改這些奈米導線來感應大量的生物標誌物,這顯示有一天你可以用一個感知器來檢測多種疾病。「我們將有機會設計出獨特的胜肽,每個胜肽都能依照不同的特異性結合待測分子。因此,隨著更多由身體發出的對特定疾病具有特異性的生物標誌物被確認,我可以製造出結合數百種不同化學嗅覺的奈米導線感知器來監測各種健康狀況。」這項研究的另一位共同主持人Toshiyuki Ueki助理教授說道。

(來源:Medgadget 生策中心編譯)

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