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中研院攜手生技業 共創DNA定序新方法

2019-07-18 19:17經濟日報 記者黃文奇╱即時報導

產學合作新突破,創基因定序新方法。生技公司體學攜手中研院台灣蛋白質計畫(Taiwan Protein Project, TPP),中央研究院生物化學研究所蔡明道院士表示,雙方合作後,證實DNA定序可「一次性完成定序反應」,該研究近期刊登於《自然科研通訊-生物學期刊》(Nature Research-Communications Biology)。

台灣蛋白質計畫由中央研究院生物化學研究所特聘研究員蔡明道院士主持,該計畫近期與體學合作,提出用DNA聚合酶啟動「下一代DNA定序新方法」。

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蔡明道表示,本研究是高階產學合作的成功案例,利用研究團隊的生化知識,不但解決業界的實務問題,其突破性成果也對研究領域有重要貢獻。

據了解,由A、T、C、G四種鹼基對排列組合的DNA是生命的遺傳密碼。為DNA定序,已是當今科學研究、臨床醫學、藥物開發的關鍵技術。然而,目前市面上最常用的DNA定序法卻有兩個主要局限:須分二階段進行,且須使用化學藥劑。不但無形中使定序的成本增加、速度變慢,其讀取DNA鹼基對的數量也較少。

對此,體學公司於2016年提出一套改良構想,利用3’酯化的脱氧核糖核苷三磷酸(dNTP)以及一種來自海底嗜熱古菌、名為「Thermococcus sp. 9°N DNA聚合酶」的酵素,即可一次性完成定序反應。

DNA聚合酶是生物進行複製DNA時所使用的酵素,蔡明道表示,本研究首先證明了Thermococcus sp. 9°N DNA聚合酶可催化使用3’酯化的dNTP的DNA定序反應,再以質譜技術,證實該反應可連續發生不中斷。最後,透過不同顏色的螢光標記後發現,此反應一次即可進行到約450個鹼基對。未來進一步優化之後,在速度、成本及產量,皆有機會超越既有的方法。

研究團隊也強調,這項技術的關鍵步驟在於反應過程中的中間產物也可被直接偵測,因而免掉了分二階段進行。研究團隊也解析出多個中間產物的晶體3D結構,將有助瞭解此聚合酶方法的運作機制。除了DNA定序, 此研究對生物檢測及藥物開發等皆具應用潛力。

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