生物纳米孔单分子分析技术因其低成本、快速和无需荧光标记等优点被视为最具前景的DNA测序技术之一。龙亿涛科研团队在生物纳米孔电化学超灵敏单核苷酸分辨领域取得独创性突破，该研究成果以华东理工大学做为独立研究单位，于4月25日在《Nature Nanotechnology》(自然-纳米技术)发表了题为“Discrimination of oligonucleotides of different lengths with a wild-type aerolysin nanopore”的研究论文。文章链接： http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2016.66.html。

    生物纳米孔单分子分析技术的原理是通过电场力驱动单链DNA穿过纳米尺寸的孔道，由于不同的碱基（A,T,C,G）通过纳米孔道时产生了不同阻断程度和阻断时间的电流信号，由此可根据电流信号读出每条DNA序列上的碱基信息。但在实际实验过程中，单链DNA穿过纳米孔的速度极快（约1微秒/碱基），且电流阻断信号极小（~皮安级），阻碍了纳米孔DNA测序技术发展。
    在国家自然科学基金委重大科研仪器研制项目资助下，课题组首次使用野生型且无任何修饰的Aerolysin（气单胞菌溶素）生物孔，将单链DNA的过孔速度降低了三个数量级（2.0毫秒/碱基），从而极大地提高了电流检测的灵敏度。利用所研制的超低电流检测装置，达到了对仅有单个核苷酸差异DNA分子的超灵敏识别，并实现了混合复杂体系的超灵敏检测和核酸外切酶“步步降解”单链DNA过程的实时观测。此外，该研究还通过改变检测体系的酸碱度，调节了Aerolysin孔道内腔的电荷分布，同时结合单链DNA在孔内有效电荷数的计算，获得了纳米孔表/界面上电荷的分布信息，促进了对DNA与Aerolysin孔道内腔表面氨基酸残基相互作用的深入理解。
    这一独创性研究成果不仅进一步降低纳米孔单碱基分辨的成本，同时也将大大提高纳米孔DNA测序的精确度。未来，结合高带宽低噪音的电流检测仪器，Aerolysin纳米孔有望实现对单个DNA单碱基直接分辨以及对DNA损伤的检测，这将大大推动DNA测序技术以及个性化医疗的发展。
    论文的第一作者是博士生曹婵，通讯作者为龙亿涛教授。该研究工作得到田禾院士大力支持和细心指导，受到国家自然科学基金委创新研究群体（21421004）、重大科研仪器研制项目（21327807）、“973”研究计划等项目的资助。