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生技系教學研究成果簡介~「肽鏈核酸螢光探針」
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生技系教學研究成果簡介~「肽鏈核酸螢光探針」

【本校訊】由本校生技系邱全芊助理教授帶領駱紀東、陳泰龍二位學生,完成全球首創的「肽鏈核酸螢光探針」,研究成果於96年1月11日刊載《自然》的網路期刊《自然實驗步驟》( Nature Protocols ),引起國際重視。未來只要抽血萃取 DNA 檢測,就可完成癌症早期初步篩檢,大大降低檢測複雜度並縮短時間,病患可以少受許多苦。其內容簡介如下:

“利用肽鍊核酸來偵測微量的基因突變 ”

  基因突變與許多疾病的形成有關,所以基因變異是重要的疾病標記。由於許多變異基因在檢體中只佔 DNA 的極小部分,另大部分的背景 DNA 是野生型 ,例如體細胞的突變,包括癌細胞或粒線體DNA的突變 ,且許多病原的突變株會有特別的致病性或抗藥性,但是這些突變株在早期也可能只佔整個族群的一小部分。 故在臨床檢體中偵測到微量的變異基因並不容易,最主要的原因是大量野生型 DNA 會造成偵測的干擾,例如體液或排泄物檢體中癌細胞來源的 DNA 經常少於1%,使用一般的定序方法根本偵測不到癌症相關的突變。目前雖然有些特別的方法可用來偵測這種微量變異 ( 如 SSCP,allele-specific PCR,或是配合限制酶作用的 enrich PCR ),但是它們都需要繁瑣的操作,不適合自動化,也不適合臨床實驗室使用。

  我們發明結合肽鍊核酸 ( peptide nucleic acid;PNA ) 與螢光探針的一種方法,可以快速檢測微量的 DNA 變異。PNA 是 DNA 的類似物,其骨架以 peptide bond 取代五碳糖及磷酸,但是帶有正常的鹼基可以與 DNA 配對。它的特性是與互補 DNA 的結合能力非常強,可以阻礙聚合酶的作用。在 PCR 中只要加入一小段 PNA 就可以完全抑制其互補核酸的放大。但是 PNA 同時對錯誤配對 ( mismatch ) 非常敏感,只要有一個錯誤配對就會使其 Tm 降低 10℃以上,因此不會抑制突變 DNA 的放大。利用這種特性可以在 PCR 過程中,只選擇性放大突變的 DNA,而不 受正常 DNA 的干擾。其次,只要在 PNA 上面接上螢光標誌,還可以讓 PNA 變成雜合探針,可直接在即時 PCR 中由其螢光變化曲線判斷有沒有預期的產物。因此,整個設計可以在一個試管中完成突變基因的放大及偵測。

  以常見的致癌基因 K-ras 為例,這個設計可以在 100 ng 的正常 DNA 中,偵測到 10 pg 帶有點突變的 DNA ( 10,000:1 )。因此,可以用來偵測檢體中極微量的基因變異,未來這種方法可以應用在癌症、抗藥性細菌或病毒的檢測。

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