微型DNA“閱讀器”有望改善新型抗癌藥物的開發

　　DNA非常小，當研究人員想對單鏈DNA的結構進行研究時，利用顯微鏡或許是遠遠不夠的，日前，一項刊登在國際雜志Scientific Reports上的研究報告中，來自大阪大學的科學家們通過研究解釋了抗癌藥物如何摻入單鏈DNA發揮作用的機制。

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　　很多人都會在一生中的某個時候患上癌癥，因此人們對新型有效抗癌療法的需求從未像現在這樣迫切，如今研究人員一直在研究開發新型療法來殺滅癌細胞，或者至少抑制癌細胞增殖，但研究人員并不是非常清楚有些藥物的具體作用機制；比如藥物曲氟尿苷，其是在DNA復制過程中摻入的一種抗癌藥物，與胸腺嘧啶相類似的是，曲氟尿苷并不能結合到胸腺嘧啶的配偶核苷酸上（腺嘌呤），這就會使得DNA分子變得不穩定，從而誘發異常的基因表達直至細胞死亡。

　　但藥物曲氟尿苷如何摻入到DNA鏈中依然是一個謎題，因為研究人員利用傳統的DNA測序手段并不能清楚揭示其中的機制，這就明顯限制了他們理解并開發新技術的方向；這項研究中，研究人員通過研究開發了一種新型的DNA測序方法，其能在短鏈DNA上有效區分藥物分子和正常的核苷酸序列，利用顯微探針，研究人員就能讓電流通過的距離大約比一粒沙子小6.5萬倍，這個距離剛好可以容納一段DNA分子。

　　研究者Takahito Ohshiro說道，利用單分子量子測序方法，我們就能基于電導率的差異鑒別出DNA中的單一分子，同時這項研究中我們首次直接檢測到了摻入到DNA中的抗癌藥物分子；更重要的是，曲氟尿苷的電導率低于四種天然核苷酸的電導率，四種天然核苷酸會顯示出不同的電導值，這就能夠使得藥物分子被從DNA分子上輕松識別出來，基于不同的電導值，研究人員就能對長達21個核苷酸的單一DNA鏈進行測序，并確定曲氟尿苷的具體插入位置。

　　目前研究人員能夠清楚確定藥物在DNA鏈中的插入位置，這樣他們就能夠深入理解DNA損傷發生的分子機制，研究人員希望這種新型技術能夠幫助開發新型有效的抗癌藥物。

　　原始出處：

　　Takahito Ohshiro, Yuuki Komoto, Masamitsu Konno, et al. Direct Analysis of Incorporation of an Anticancer Drug into DNA at Single-Molecule Resolution. Scientific Reports, 2019； 9 (1) DOI:10.1038/s41598-019-40504-x