怎样检测超低浓度DNA？《Nature》如是说

　　

生物通报道：来自哈佛大学罗兰研究院（Rowland Institute），斯坦福基因组技术研究中心（Stanford Genome Technology Center）的研究人员采用的一个新方法避免了DNA序列检测的繁琐样品准备步骤，能在纯样品中能够实现10-18M级的检测灵敏度。这一研究成果公布在Nature杂志上。

DNA，RNA分子检测是现代生物学研究中一项非常重要的实验技术，这项技术在基因组研究中起到了十分关键的作用。在过去的十年当中，这项技术获得了长足的发展，一些实验技巧增加了DNA检测的灵敏度，降低了遗传分析的成本，而且更重要的是，科学家们还接连报道了无标记方法（label-free methods，生物通译），极大的促进了这一领域的发展。

但是目前DNA分子检测浓度无法达到飞摩尔级（femtomolar level），这极大的影响了检测的质量。在这篇文章中，研究人员报道了一种独一无二的纳米力学（nanomechanical）方法，不需要对样品进行放大和/或标记，就能在纯样品中能够实现飞摩尔(10-18 M)级的检测灵敏度。

这种纳米力学方法是利用了杂合型DNA和RNA分子的一个独特机械性能，这种性能使它们能够充当一种内在的分子标签，从而达到10-18 M级的检测灵敏度。在这篇文章中，研究人员为了演示这种杂合方法在更偏向于生理研究方面的应用，还根据对肿瘤特异性微RNA的检测进行肿瘤分类。

DNA检测方法近年来发展迅速，之前加拿大的科学家们发明了一种简单且花费少的DNA检测方法，这种方法称为荧光链式反应（Fluorescence Chain Reaction，FCR），只需少量的DNA分子就可以进行有效检测。不过，这种新方法需要进行一个复杂而且精细的过程——DNA扩增。

用FCR方法比较经济，也不需要复杂的DNA准备或高的技术要求，并且在5分钟之内可得出结果。研究人员介绍，通常，我们在几分钟内就能确认一个禽流感病例，而用普通的方法则需要3－5天才能完成。FCR检测法可用于多种领域，如遗传疾病的筛查、病毒或细菌的感染鉴定、抵御生化恐怖的袭击、食物中转基因成分的检测以及为给患者开出最好药方所做的遗传分析等。

另外今年以色列一家称为“纽克莱克斯”的生物技术公司还开发出了一种真伪DNA检测技术。利用该技术可区别出被检测的DNA是天然DNA，还是在实验室制造出来后洒到犯罪现场的。研究人员认为，如在现有执法部门的DNA鉴定程序中加入该技术，将有助于提高检测结果的可靠性。

这主要是因为一个人的DNA样品，在生物实验室不需要很复杂的技术就能够被复制或修改，所需的只是相关DNA序列数据。在生物技术迅速发展的今天，进入DNA实验室已不是一件很难的事，如果有人想伪造证据，只需事先通过加工，特意制造出某人的DNA样品“喷洒”到犯罪现场，就有可能误导警方将注意力从真正的罪犯身上移开。

因此科学家们研发出一种DNA检测结果确认技术，利用该技术可区别出被检测的DNA是天然DNA，还是在实验室制造出来后洒到犯罪现场的。

（生物通：万纹）

原文摘要：

DNA nanomechanics allows direct digital detection of complementary DNA and microRNA targets

Techniques to detect and quantify DNA and RNA molecules in biological samples have had a central role in genomics research1, 2, 3. Over the past decade, several techniques have been developed to improve detection performance and reduce the cost of genetic analysis4, 5, 6, 7, 8, 9, 10. In particular, significant advances in label-free methods have been reported11, 12, 13, 14, 15, 16, 17. Yet detection of DNA molecules at concentrations below the femtomolar level requires amplified detection schemes1, 8. Here we report a unique nanomechanical response of hybridized DNA and RNA molecules that serves as an intrinsic molecular label. Nanomechanical measurements on a microarray surface have sufficient background signal rejection to allow direct detection and counting of hybridized molecules. The digital response of the sensor provides a large dynamic range that is critical for gene expression profiling. We have measured differential expressions of microRNAs in tumour samples; such measurements have been shown to help discriminate between the tissue origins of metastatic tumours18. Two hundred picograms of total RNA is found to be sufficient for this analysis. In addition, the limit of detection in pure samples is found to be one attomolar. These results suggest that nanomechanical read-out of microarrays promises attomolar-level sensitivity and large dynamic range for the analysis of gene expression, while eliminating biochemical manipulations, amplification and labelling.