微型DNA“阅读器”有望改善新型抗癌药物的开发

　　DNA非常小，当研究人员想对单链DNA的结构进行研究时，利用显微镜或许是远远不够的，日前，一项刊登在国际杂志Scientific Reports上的研究报告中，来自大阪大学的科学家们通过研究解释了抗癌药物如何掺入单链DNA发挥作用的机制。

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　　很多人都会在一生中的某个时候患上癌症，因此人们对新型有效抗癌疗法的需求从未像现在这样迫切，如今研究人员一直在研究开发新型疗法来杀灭癌细胞，或者至少抑制癌细胞增殖，但研究人员并不是非常清楚有些药物的具体作用机制；比如药物曲氟尿苷，其是在DNA复制过程中掺入的一种抗癌药物，与胸腺嘧啶相类似的是，曲氟尿苷并不能结合到胸腺嘧啶的配偶核苷酸上（腺嘌呤），这就会使得DNA分子变得不稳定，从而诱发异常的基因表达直至细胞死亡。

　　但药物曲氟尿苷如何掺入到DNA链中依然是一个谜题，因为研究人员利用传统的DNA测序手段并不能清楚揭示其中的机制，这就明显限制了他们理解并开发新技术的方向；这项研究中，研究人员通过研究开发了一种新型的DNA测序方法，其能在短链DNA上有效区分药物分子和正常的核苷酸序列，利用显微探针，研究人员就能让电流通过的距离大约比一粒沙子小6.5万倍，这个距离刚好可以容纳一段DNA分子。

　　研究者Takahito Ohshiro说道，利用单分子量子测序方法，我们就能基于电导率的差异鉴别出DNA中的单一分子，同时这项研究中我们首次直接检测到了掺入到DNA中的抗癌药物分子；更重要的是，曲氟尿苷的电导率低于四种天然核苷酸的电导率，四种天然核苷酸会显示出不同的电导值，这就能够使得药物分子被从DNA分子上轻松识别出来，基于不同的电导值，研究人员就能对长达21个核苷酸的单一DNA链进行测序，并确定曲氟尿苷的具体插入位置。

　　目前研究人员能够清楚确定药物在DNA链中的插入位置，这样他们就能够深入理解DNA损伤发生的分子机制，研究人员希望这种新型技术能够帮助开发新型有效的抗癌药物。

　　原始出处：

　　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