无细胞DNA检测量化器官损伤

美国康奈尔大学研究者及其合作者近日在美国《国家科学院院刊》上发文，介绍了一种能够识别人体内病毒和细菌的技术，通过检测无细胞DNA（在血液和尿液中漫游的死亡DNA片段），来量化器官损伤。该测试方法简单、快速、廉价，可以准确识别数以千计的细菌和病毒，可用于传染病筛选和器官移植感染预防等方向。

研究者利用高通量宏基因组测序技术鉴定临床样品中存在的所有微生物的DNA，然后通过亚硫酸氢盐测序将其与宿主DNA区分开来，这是一个用盐处理无细胞DNA以揭示甲基化标记的过程。这些标记还可以帮助研究人员追踪无细胞DNA的起源组织并测量对不同宿主组织的损伤程度。

传染性疾病往往非常隐秘，难以直接发现。康奈尔大学发明的测试方法具有普遍性，几乎任何具有DNA基因组的生物都可以被鉴定出来。器官移植的接受者，往往需要终身服用免疫抑制剂来防止移植器官发生免疫排斥，而这极大地增加了发生细菌和病毒感染的风险。这项精确的测试不仅能告知感染因子的存在，还可以告知是否存在组织损伤。该研究向个性化治疗和完善器官移植疗法迈出了重要一步。（吴晓燕）

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https://doi.org/10.1073/pnas.1906320116

研究拓展非模式微生物基因改造

近期，《工业微生物学和生物技术》杂志报道，美国能源部橡树岭国家实验室的研究者展示了一种将外来基因插入多种非模式微生物的方法，解决了非模式微生物不接受外来DNA的难题。该研究可用于创造定制更加丰富的微生物处方，高效生产生物能源，以及应用于生物医学等基础研究领域。

目前，大多数用于生物技术研究的微生物代谢工程都是在模型生物（大肠杆菌、酿酒酵母等）中进行的，因为它们经过了充分的研究并且具有能够进行基因修饰的大量工具。非模式生物通常具有复杂的表型，有潜力成为生物转化工业平台，然而它们很难耐受缺氧、高温等恶劣的工业生产环境，同时可用于非模式生物的工具非常匮乏。其中，遗传工具开发的主要障碍是无法有效转化DNA，因为这些微生物具有阻止外来DNA的防御机制。为了区分自身DNA与外来 DNA，每种微生物都会在一些特定的DNA序列上放置一个甲基，作为独一无二的识别标记。而缺少标记的DNA会被限制性内切酶切碎。

通过两种测序方法，研究者首先确定了一种微生物的特征序列以及使其甲基化的酶，然后在大肠杆菌中表达这种甲基转移酶。改造后的大肠杆菌能复制出预期甲基化模式的DNA，目标微生物能够接受并使用新的DNA。研究证实，植入梭状芽胞杆菌的基因发挥了预期功能，其他10个菌种也取得成功。 （吴晓燕）

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https://doi.org/10.1007/s10295-019-02218-x

科学家开发具有内置离子通道的

DNA微胶囊

近日，由日本东京工业大学领导的研究小组在《德国应用化学》上发文，描述了一种构建DNA微胶囊的方法，该胶囊表面的小孔可以作为离子通道。这种方法将促进新功能材料和设备的开发，加速人工细胞工程、分子机器人以及纳米技术的进步。

基于DNA的自组装纳米结构是生物医学和环境应用的新型微纳米器件的重要组成部分。目前，许多研究都集中在为这些结构增加功能，以扩展它们的通用性。例如，被称为脂质体的具有脂质双层膜的工程胶囊已经成功用于传感器、诊断工具和药物传输系统。另一种胶囊不具有脂质双分子层，而是由胶体粒子膜（Pickering乳剂或胶体）组成，也具有许多生物技术上的应用潜力。

该研究报道的是一种新型Pickering乳液，研究者首次在不具备脂质双层膜的情况下，利用多孔DNA纳米结构增加了离子通道的附加功能。利用DNA纳米技术，DNA纳米板被设计为用于离子传输和稳定油水界面的纳米孔装置。

显微镜检查显示，由两亲性DNA纳米板在油水界面处积聚形成了微胶囊，离子电流测量显示，纳米板孔是传输离子的通道。（吴晓燕）

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https://doi.org/10.1002/anie.201908392