SMU 纳米技术专家 MinJun Kim 和他的团队开发出一种更快、更精确的方法来检测单个蛋白质的特性和相互作用，这对于快速、准确和实时监测病毒-细胞相互作用至关重要。

这可能为利用基因疗法创造创新的医疗疗法和进步铺平道路 ——基因疗法是一种利用无害病毒修改人体基因来治疗或治愈疾病的技术。

除此之外，这项研究还可以用于检测和表征其他类型的蛋白质 - 蛋白质相互作用，有可能导致开发能够调节对身体产生不利影响的相互作用的治疗方法，SMU 莱尔工程学院 Robert C. Womack 主席兼 BAST 实验室首席研究员 Kim 说。

《纳米尺度》 杂志 发表的一项研究 表明，金姆团队发明的这种微型装置可以实时准确地确定两种在靶向基因治疗中发挥作用的蛋白质——成纤维细胞生长因子 (FGF-1) 和肝素——何时相互结合。

与现在检测蛋白质 - 蛋白质相互作用的方式不同，该装置只需要少量样本即可研究单个蛋白质的性质及其复杂的相互作用，从而节省了分析的时间和成本。

蛋白质是细胞中大多数生物过程的主要推动力。通常，两种或多种蛋白质需要相互结合(即它们因 生化 事件而相互连接)才能发挥某些功能。

蛋白质 FGF-1 和肝素就是这种情况。

总之，这些蛋白质已被证明可以帮助一种名为腺相关病毒(AAV)的无害病毒(基因治疗的首选载体)附着在人体内的正确细胞受体上。

病毒基因疗法使用 AAV 等病毒将健康的基因拷贝递送到人体，以替换或修改致病基因。但问题是 AAV 有几种不同的类型或血清型，每一种都倾向于感染和在特定组织类型中生长，例如心脏或肾脏的组织。这意味着，要使基因疗法成功地将病毒的“货物”卸载到其预定目标，正确的 AAV 血清型需要与正确的细胞受体结合。

然而，目前人们对这一称为向性的过程如何进行了解还不够，因此还无法确保这一点。

Kim 表示：“因此，更好地了解肝素和 FGF-1 的相互作用将有助于我们理解 AAV 基因治疗的趋向性”，进而可能使针对特定疾病的新基因疗法成为可能。

Kim 的团队发明并测试了一种称为固态纳米孔的装置，它可以准确判断肝素和 FGF-1 何时结合。

设备的工作原理

纳米粒子太小，肉眼无法看见——尺寸从 1 到 100 纳米(十亿分之一米)不等。纳米材料可以自然产生，也可以被设计成具有特定功能，例如将药物输送到各种癌症部位。

本研究中的每个纳米孔均由 12 纳米厚的氮化硅 (SixNy )膜制成，其中钻有一个直径约为 17 纳米的孔。

这些所谓的固态纳米孔能够分辨肝素何时与 FGF-1 结合，因为 Kim 和他的团队计算了三种不同情况下的电流：当样本中仅存在肝素时;当仅存在 FGF-1 时;以及当两种蛋白质的比例相等时。

该设备如何知道电流是多少?

基本上，样本中的分子会穿过装置上的一个小孔，该小孔将两个装有 电解质 溶液的腔室隔开。这会导致电流波动，可以解码该波动以检测肝素-FGF-1 结合。

金墉表示：“这项研究的结果代表了一项初步实验，为未来的努力奠定了基础。”

他的最终目标是能够将固态纳米孔应用于另外两种对靶向基因治疗也很重要蛋白质：AAV 与细胞表面受体的实际结合。

AAV 有一层蛋白质外壳，称为衣壳，包裹着其遗传信息，基因治疗师可以对其进行修改，将新的健康基因引入人体。只有当衣壳与细胞受体(另一种存在于细胞表面的蛋白质)结合时，病毒和细胞才会连接，病毒的载体才会被释放。

“靶向基因治疗的有效性取决于病毒衣壳和细胞表面受体之间的亲和力，”Kim 解释说。

Kim 希望能够使用固态纳米孔来测量这一点，从而更清楚地了解病毒是否已成功将其载体递送到人体。这是因为使用病毒基因疗法的一个关键障碍是无法测量 AAV 传输的遗传物质的数量，这可能会导致用药过量或用药不足。

除了在基因治疗方面取得突破外，该研究的主要作者、SMU BAST 的研究生助理 Navod Thyashan 指出，这些纳米孔还可以为开发其他新的医疗治疗方法奠定基础。它可以与其他已知具有高亲和力的相互结合的蛋白质一起使用，从而使治疗方法可以潜在地调节导致疾病的这些相互作用。

“固态纳米孔 (SSN) 的直径范围可以从几纳米到几百纳米，”他说。“因此，只要我们为要处理的蛋白质选择正确的纳米孔直径，SSN 就可以用于大多数生物分子传感应用。”

帮助 Thyashan 和 Kim 创造该设备的是新加坡管理大学穆迪研究生院和高级研究学院院长博士后研究员 Madhav L. Ghimire;以及 韩国科学技术研究院仿生研究中心的 Sangyoup Lee 。