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医工融合讲座8:纳米孔测序技术:从DNA到蛋白质

作者:彭翔   信息来源: 发布日期:2026-08-25


2026823日上午,医工融合暑期学校专题讲座继续开讲。中南大学湘雅基础医学院董竹新教授应邀作题为《纳米孔测序技术:从DNA到蛋白质》的专题报告。报告聚焦第三代纳米孔单分子测序技术,系统分享了该技术从核酸测序到蛋白质单分子检测的前沿研究进展,深度解读了其在生命科学基础研究与临床精准检测领域的广阔应用前景与核心价值。

讲座开篇,董竹新教授介绍,第三代纳米孔单分子测序技术突破传统测序局限,不再依赖PCR扩增与荧光标记,依靠超长读长优势完成人类无间隙基因组组装。该技术核心原理为生物分子穿过纳米孔时引发离子电流特征变化,以此解读分子序列,设备可实现小型化,甚至已经成功应用于太空测序场景。目前国内齐碳、华大、普林生物等企业已推出国产纳米孔测序仪,有力推动我国基因测序设备自主可控发展。

在核酸测序技术日趋成熟的基础上,科研领域将目光投向难度更高的蛋白质纳米孔测序。相较于核酸,蛋白质包含20种氨基酸,还存在种类繁多的翻译后修饰,序列解析难度大幅提升。固态亚纳米孔是当前主流技术路线,通过蛋白解折叠、多肽线性化,搭配力电控制减缓分子过孔速率,实现对氨基酸变体、蛋白翻译后修饰的识别。该技术未来有望实现阿尔茨海默病Tau致病蛋白检测,完成血液、脑脊液样本的临床单分子检测,为神经退行性疾病早诊提供全新手段。

报告同时客观剖析蛋白纳米孔测序现存技术瓶颈:检测信号噪音较高、器件制备重复性不足,信号解读高度依赖人工智能算法,往往需要多次测序覆盖来抵消随机误差。董竹新教授指出,纳米孔技术的价值并不局限于测序,结合AI算法还能够拓展至单细胞原位分析等更多研究方向。

讲座最后,董竹新教授对纳米孔单分子检测技术的发展趋势进行总结展望。他表示,随着纳米孔材料制备工艺的持续优化与人工智能算法的迭代升级,纳米孔单分子检测技术将持续实现技术突破、补齐应用短板。未来,该技术将在重大疾病早期筛查、基础分子生物学研究、精准医疗研发等领域释放更大价值,充分彰显了医工交叉融合、学科协同创新赋能生命检测技术革新的强大动能,为生物医学与临床医学创新发展注入全新活力。