四川大学生物治疗科研团队破解蛋白质测序难题，利用纳米孔外切酶实时多肽测序（NEPS）方法实现20种天然氨基酸的高灵敏度、无修饰直接检测，填补质谱测序法局限，有望推动生物传感器技术与人工智能算法结合，助力于最终破译“生命天书”，加速疾病诊断和治疗进程，缩短药物研发时间，提升生物治疗的整体水平。此成果在国际生物传感技术与蛋白组学领域具有里程碑意义，显示出我国原创创新能力处于全球前沿。
《四川大学生物治疗科研团队：突破蛋白质测序难题》
四川大学，这所坐落在天府之国成都的著名学府，以其深厚的历史文化底蕴和独特的科学研究实力，吸引了众多国内外优秀的科学家和研究人员。近日，四川大学的生物治疗科研团队在此领域取得了一项重大突破，他们成功开发出一种创新性的纳米孔外切酶实时多肽测序（NEPS）方法，实现了对20种天然氨基酸的高灵敏度、无修饰直接检测，这一成果将显著改变我们对蛋白质测序的理解，有望推动生物传感器技术与人工智能算法的深度融合，助力于疾病的诊断和治疗进程，缩短药物研发时间，提升生物治疗的整体水平。
首先，要理解什么是“蛋白质测序”。蛋白质是构成生物体的基本元素之一，其结构多样且复杂的特性使得它成为研究生物学和医学的重要工具。传统的质谱测序法通过分析氨基酸之间的氢键、共价键等化学键，来测定蛋白质分子的序列信息。然而，这种方法存在着分辨率有限、检测速度较慢等问题，无法准确反映蛋白质的真实性质，限制了其在生物学和医学中的应用。
为了解决这一问题，四川大学生物治疗科研团队提出并实现了使用纳米孔外切酶实时多肽测序的方法。这种测序方式的主要原理是利用外切酶在纳米孔内切割蛋白质分子，形成大小不一的碎片，然后通过光学显微镜观察碎片间的相互作用，进而获取蛋白质分子的多肽链序列信息。这种无修饰直接检测的方法无需额外的蛋白质标记物，能够在尽可能短的时间内完成对20种天然氨基酸的测序工作，极大地提高了测序的效率和准确性。
具体而言，该团队采用了先进的纳米孔外切酶，并在其纳米孔中引入了定制化的限制性内切酶，这些限制性内切酶能特异性地切割特定的氨基酸序列。然后，通过优化反应条件，如温度、pH值、底物浓度等，使外切酶在预定的纳米孔尺寸范围内快速响应，从而产生大量具有不同长度的多肽链片段。接着，通过对这些多肽链片段进行剪接、融合和校准等步骤，构建出所需的大分子样品，用于后续的蛋白质测序实验。
这项技术的最大优点在于其高度的灵活性和敏感性。一方面，由于纳米孔的尺寸远小于蛋白质分子，因此可以实现对多种不同类型、不同功能的蛋白质进行高效测量；另一方面，由于外切酶具有高度的选择性和定位能力，可以根据需要切割和融合不同的氨基酸序列，有效排除掉可能干扰的结果，提高测序的精度和稳定性。此外，由于实验过程中采用的是实时多肽测序方法，可以直接获取到蛋白质的完整序列信息，不受蛋白质的空间构象和空间分布等因素的影响，能够更准确地反映蛋白质的真实结构和功能。
更为重要的是，利用纳米孔外切酶实时多肽测序的方法还可以实现对蛋白质的高灵敏度检测。这是因为，当外切酶在纳米孔内切割蛋白质时，会伴随着大量的裂解产物释放，这些裂解产物的信号强度可以通过光学显微镜或流式细胞术等方式进行监测和定量分析。同时，由于测序过程的实时性和快速性，可以直接在样品制备过程中就发现蛋白质被切割的位点及其程度，进一步提高了蛋白质测序的精确度和敏感性。
综上所述，四川大学生物治疗科研团队的突破性进展，不仅在Nature Chemistry、Angewandte Chemie、Current Opinion in Genetics等多个国际顶级期刊上发表了论文，展示了他们在生物传感器技术和基因组学领域的原创创新能力。他们的研究成果在蛋白质测序领域取得了重要突破，有望为生物传感器技术和人工智能算法在疾病诊断和治疗进程中的应用开辟新的途径，为提高生物治疗的整体水平做出重大贡献。随着其在蛋白质测序领域的广泛应用，这项技术的应用范围将不断扩大，对于生物科学和医药学的发展具有深远影响，标志着我国原创创新能力在全球生物医药领域处于领先的地位。