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十亿分之一秒内寻基因变化


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摘要:测量精确到分子量的千分之一,靶向基因检测速度提升数十倍,发现肿瘤病变提前数月……飞行时间质谱仪在京取得突破!

毫厘之差,已远不能形容现代科技测量的变化范围。高新技术企业北京申博太阳城娱乐_申博太阳城娱乐手机版_申搏sunbet娱乐生物科技有限公司研发的飞行时间质谱仪能在纳秒级对物质分子量进行测定,更敏锐地发现基因变化。记者日前获悉,该技术产品已获得北京市科委新技术新产品认证。

1纳秒相当于十的负九次方,即十亿分之一秒,飞行时间质谱仪的精度可见一斑。通过这一技术,可测定基因、蛋白、糖基的变化,从而发现肿瘤、缺陷基因等突变,在优生优育、精准医学、分子遗传育种等领域有着极广的应用。此前,该技术和产品均被国外垄断。

据项目工程人员介绍,该技术利用试剂把基因、蛋白质等生物大分子离子化后,在高能脉冲电压作用下,让其“飞一会儿”,最终通过测量离子飞行时间,计算分子量的变化,分析出基因或蛋白中发生的具体变化。

“精度可以达到分子量的千分之一量级。”申博太阳城娱乐_申博太阳城娱乐手机版_申搏sunbet娱乐董事长马庆伟介绍。在一般初中和高中的化学课本中,精确到个位数的分子量,已足够人们去计算各种化学反应中物质种类、数量的变化。测量到千分位后,对分子内部变化都可以“明察秋毫”。举例说,水的分子量是18,如果精确到千分位,就可知道水分子中不同元素的同位素比例,来自长江、黄河的水即使提炼为纯净水,也一样可以迅速、精确地分辨出来。

该项目运用到临床中,可提前预警肿瘤。一位70岁的患者肺部出现阴影,但无法确诊是否是肿瘤。通过飞行时间质谱仪,检测到基因出现变化,并准确判断出血液循环肿瘤DNA中“KRAS”基因发生了突变。这名患有结肠癌合并肺转移的患者手术后,通过测量血液循环肿瘤DNA,术后第二周就可以发现基因突变,预警肿瘤复发,而目前临床检测手段直到术后第八周才能确诊肿瘤是否复发。 

据介绍,飞行时间质谱仪对肿瘤的检测灵敏度,要比基因测序检测提高十倍。基因测序需要将所有基因测一遍,才能发现突变基因;而飞行时间质谱仪可以很精确地检测发生突变的基因位点。过去寻找基因中的突变靶位,需要几天时间才能完成基因测序,解读测序数据又需要花费几周时间。而利用飞行时间质谱仪几个小时就能完成检测,速度提升数十倍,患者所花费的检测费用也会大幅降低。

高精度的飞行时间质谱仪应用非常广泛。例如,用在优生优育领域,可以无创检测侏儒症、先天性耳聋等基因,完成产前检查、新生儿筛查;用在分子遗传育种领域,可以快速、准确找到优势基因,实现精确杂交,过去几年才能完成的杂交育种筛选,有望一两年内就能完成。目前飞行时间质谱仪已经开始在水稻、玉米、小麦等品种中建立基因数据库,下一步将在花卉、蔬菜、奶牛、蛋鸡等品种中开展基因数据库的建设,为推出高产、高质的新品种奠定分子基础。飞行时间质谱仪还可以用于病毒分析等微生物检测。

“之前,这一领域是外国技术的天下,现在终于实现中国‘智’造。”马庆伟介绍,这项完全自主知识产权的技术,已经申请发明专利60 余项。今年年底到明年年初,马庆伟计划与美国霍普金斯大学合作建立一个实验室,让这项新技术接受国际竞争与挑战。

(来源:北京日报)