传感器检测细胞分泌的单个蛋白质分子

麻省理工学院的工程师第一次设计出能够检测单个蛋白质分子的传感器，因为它们是由细胞或甚至是单个细胞分泌的。研究人员表示，这些传感器由化学修饰的碳纳米管组成，可以帮助科学家进行任何需要检测极少量蛋白质的应用，例如跟踪病毒感染，监测细胞制造有用的蛋白质，或揭示食物污染。

“我们希望使用像这样的传感器阵列来寻找'大海捞针'，”麻省理工学院化学工程的碳P. Dubbs教授迈克尔斯特拉诺说。“这些阵列代表了我们技术上可用的最敏感的分子传感平台。你可以对它们进行功能化处理，这样你就可以看到单个分子与它们结合的随机波动。“

Strano实验室之前开发的传感器可以检测多种类型的分子，所有这些都基于碳纳米管的修饰。为了将纳米管转变为传感器，Strano的实验室用DNA，蛋白质或其他能够与特定目标结合的分子进行涂层。当靶标结合时，纳米管的荧光以可测量的方式发生变化。

在这种情况下，研究人员使用称为适体的DNA链来覆盖碳纳米管。之前使用DNA适体的努力受到阻碍，因为难以使适体粘附到纳米管上，同时保持其需要与其靶标结合的构型。兰德里通过在附着于纳米管的适体部​​分和结合到目标的部分之间添加“间隔”序列克服了这一挑战，允许每个区域自由地执行其自身的功能。

研究人员成功地展示了一种名为RAP1的信号蛋白传感器和一种名为HIV1整合酶的病毒蛋白，他们认为该方法适用于许多其他蛋白质。为了监测单个细胞的蛋白质产生，研究人员在显微镜载玻片上设置了一系列传感器。当将单个细菌，人或酵母细胞置于阵列上时，传感器可以检测细胞何时分泌靶蛋白的分子。

“像这样的纳米传感器阵列没有检测限，”斯特拉诺说。“他们可以看到单个分子。”然而，有一个权衡，分子越少，感知它们的时间就越长。斯特拉诺说，随着分子变得越来越稀缺，检测可能需要无限的时间。“斯特拉诺及其同事的这项新研究提出了一种令人兴奋的新方法来检测低至单分子水平的蛋白质，”布朗大学工程学教授罗伯特赫特说，他没有参与这项研究。

“这项研究推动了单蛋白检测的最前沿，可能让研究人员在单细胞水平上看到重要的实时分子事件，例如细胞分裂过程中的蛋白质释放。”传感器阵列可用于许多不同的应用研究人员说。

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