當(dāng)與金電極結(jié)合的核酸適體圍繞苯丙氨酸折疊時(shí)，它會在電極附近釋放亞甲基藍(lán)，由此產(chǎn)生的電化學(xué)信號尖峰，形成高靈敏度的可逆信號。

遺傳性苯丙酮尿癥（PKU）患者血液中的苯丙氨酸水平會帶來健康風(fēng)險(xiǎn)，這就要求他們嚴(yán)格控制蛋白質(zhì)的攝入量。據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，加州大學(xué)圣巴巴拉分校的研究人員開發(fā)出了一種新型生物傳感器，可以檢測人體內(nèi)苯丙氨酸的升降水平，為PKU患者的個性化醫(yī)療和飲食提供了可能。研究人員稱，目前他們已經(jīng)在大鼠身上進(jìn)行了測試，這種測量手段或?qū)⒓铀傥磥鞵KU創(chuàng)新療法的研究。

和注射器針頭差不多纖細(xì)的傳感器（外附藍(lán)色塑料外殼），可以插入嚙齒類動物的靜脈來追蹤苯丙氨酸水平。

大多數(shù)人不需要考慮他們體內(nèi)的苯丙氨酸水平。但在美國，大約每1.6萬人中就有1人天生患有苯丙氨酸羥化酶缺陷，無法正常分解氨基酸。因此，每次食用蛋白質(zhì)，他們血液中的苯丙氨酸水平就會上升，這會破壞大腦的氨基酸平衡，并可能造成永久性的神經(jīng)損傷。這種疾病可以通過低蛋白飲食和注射酶療法來進(jìn)行控制。

通常，PKU患者每周要做兩次血檢，大部分采用指尖采血法，并且需要等待一周才能得到檢測結(jié)果。加州大學(xué)圣巴巴拉分校的生物工程師Kevin W. Plaxco說：“如果這種疾病的患者可以擁有類似現(xiàn)在糖尿病管理使用的實(shí)時(shí)監(jiān)測手段，相信可以顯著改善這些患者的治療和生活質(zhì)量。”

Plaxco和他的研究團(tuán)隊(duì)大約在5年前開發(fā)了一種用于測量活體大鼠血液中藥物分子的電化學(xué)傳感器，現(xiàn)在他們對這種傳感器進(jìn)行了改造。首先，他們設(shè)計(jì)了一種能夠與靶分子苯丙氨酸結(jié)合的核酸適體。然后，他們將適體的一端固定在金電極上，另一端用亞甲基藍(lán)標(biāo)記。當(dāng)適體結(jié)合苯丙氨酸并圍繞苯丙氨酸折疊時(shí)，會將亞甲基藍(lán)報(bào)告子向下擺動，使其電子更接近電極，從而生成電流尖峰。這種結(jié)合可逆且具有選擇性，而且靈敏度足夠高，可以檢測到微小的濃度變化。

Plaxco的研究小組將針頭般纖細(xì)的傳感器插入四只麻醉大鼠的頸靜脈，然后向它們注射苯丙氨酸來模擬進(jìn)食。傳感器每12秒讀取一次讀數(shù)，測量到苯丙氨酸水平的快速上升，然后在接下來的30分鐘內(nèi)呈指數(shù)下降。

Plaxco說，更進(jìn)一步的動力學(xué)研究可以揭示種群或個體苯丙氨酸代謝的重要細(xì)節(jié)。他希望制作一款臨床研究版本，以確定個體的苯丙氨酸代謝率，并研究各種可能因素的影響。他的最終目標(biāo)是為PKU患者開發(fā)一種類似血糖儀的可穿戴設(shè)備，實(shí)現(xiàn)連續(xù)測量。目前，他正在與企業(yè)合作，計(jì)劃將這項(xiàng)技術(shù)商業(yè)化。

加州大學(xué)洛杉磯分校研究神經(jīng)遞質(zhì)藥理學(xué)的Anne M. Andrews利用同一適體打造了一種苯丙氨酸體外傳感器，他評價(jià)說，“這種實(shí)時(shí)苯丙氨酸傳感器也將有助于簡化動物研究。老實(shí)說，我們甚至還沒有掌握基本的生物學(xué)原理，因?yàn)榇饲拔覀儚膩頉]能在這種時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行測量。”

Andrews指出，“老鼠經(jīng)常被用作動物疾病模型，不過，在這些嚙齒類動物身上反復(fù)抽血相比人類抽血更不切實(shí)際。因?yàn)椋鼈凅w內(nèi)的鮮血很少，僅夠采集三到四個樣本而已。利用這項(xiàng)新的研究成果，在這種時(shí)間分辨率下通過這些動物做很多實(shí)驗(yàn)一定會非常有趣。”

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