生物傳感器有可能徹底改變我們監(jiān)測人體、病原體、食物和環(huán)境污染物的方式。據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，來自韓國高麗大學(xué)（Korea University）的Man Bock Gu教授為大家詳細(xì)解釋了他在該領(lǐng)域的創(chuàng)新。他發(fā)表于《生物工程》期刊上的文章獲得了生物工程研究所年度最佳論文獎(jiǎng)的殊榮。

基于適體-抗體的夾層式生物傳感器和基于適體配對的夾層式生物傳感器

以下是Man Bock Gu教授的采訪記錄。

問：您能否解釋一下何為生物傳感器？

答：生物傳感器能診斷疾病或檢測病毒，以及對人類和環(huán)境有害物質(zhì)。生物傳感器通常很小且方便操作。一款生物傳感器應(yīng)該具有三大主要組件：生物受體（生物分子）、換能器（通過電或光產(chǎn)生信號）和轉(zhuǎn)換器（可以通過顏色或其它度量來讀取）。理想的生物傳感器可以輕松適配任何應(yīng)用。

問：您能否簡要描述您一直為之努力的研究領(lǐng)域？

答：我們正在開發(fā)基于適體的生物傳感器，尤其是能夠篩選成對的適體。適體是下一代生物受體，由DNA或RNA核酸組成，代替能夠與特異性靶標(biāo)相結(jié)合的抗體。一般而言，使用單個(gè)適體的生物傳感器在信號生成或重現(xiàn)性方面是不穩(wěn)定的。這就是大多數(shù)商業(yè)化生物傳感器使用一對受體的原因（適體或抗體）。因此，我們正致力于開發(fā)一對適體，能夠同時(shí)在兩個(gè)不同位點(diǎn)結(jié)合相同的靶標(biāo)，使得三明治結(jié)構(gòu)（適體1-靶標(biāo)-適體2）成為可能。事實(shí)上，我們擁有自己的適體開發(fā)技術(shù)，能夠成功開發(fā)一對適體，我們把這種方法稱為“Graphene-oxide SELEX（GO-SELEX）”。通過使用這種GO-SELEX，我們已經(jīng)能夠?yàn)榘ǖ鞍踪|(zhì)生物標(biāo)志物和病毒在內(nèi)的幾種不同標(biāo)靶開發(fā)出多對適體，并且非常成功，足以證明該技術(shù)的優(yōu)勢。

問：與其它平臺相比，基于適體的夾層式生物傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是什么？

答：與基于適體的單一生物傳感器相比，基于適體的夾層式生物傳感器的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度和穩(wěn)定性。由于基于適體的夾層式傳感器使用兩種不同的適體，主要適體捕獲靶標(biāo)，第二適體與產(chǎn)生信號的靶標(biāo)結(jié)合，使用金納米粒子、酶等可以獨(dú)立擴(kuò)增與靶標(biāo)結(jié)合的信號。此外，由于信號是從第二適體獨(dú)立產(chǎn)生，因此信號非常穩(wěn)定且重復(fù)性好。

問：您認(rèn)為這項(xiàng)研究的潛在應(yīng)用是什么？

答：很明顯，這些基于適體的夾層式生物傳感器可以應(yīng)用于橫向流動(dòng)測定，例如妊娠診斷試劑盒?；谶m體的夾層式生物傳感器還可以用于診斷人體疾病，檢測流行性病毒或食物和環(huán)境中的污染物。

問：有關(guān)這一系列研究，還存在哪些挑戰(zhàn)或困難？

答：在非常復(fù)雜的介質(zhì)（如血液或排泄物）中開發(fā)靶標(biāo)適體仍然是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。此外，找到小于1000道爾頓（Daltons）的小分子適體配對也非常具有挑戰(zhàn)性。

問：該領(lǐng)域還有哪些值得期待的進(jìn)展呢？

答：許多研究團(tuán)隊(duì)正在使用適體開發(fā)各種類型的生物傳感器。橫向測流條測定（lateral flow strip assay，LFSA）和電化學(xué)傳感器尤其具有吸引力，上述平臺易于使用且具有便利性和便攜性。

問：您對在生物工程研究所會議上贏得2018年“最佳論文”作何感想？

答：我們很高興能夠獲此殊榮，我希望該獎(jiǎng)項(xiàng)能夠讓更多讀者關(guān)注到論文以及《生物工程》期刊。