90后校友在《Science》发表成果，血液检测原理重大突破

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近日，我校校友、化学与分子科学学院2012届本科毕业生、就读于瑞士洛桑联邦理工学院和马克斯-普朗克医学研究所的於邱黎阳博士，作为第一作者，与导师Kai Johnsson教授等在《Science》杂志发表了一种由蛋白和有机分子构建成的传感器。这种传感蛋白可以从一滴血中精确地定量出人体代谢产物的浓度。因其准确性和简单性，这种半合成传感蛋白有望成为未来血液检测小型化的有效工具。


於邱黎阳博士于2008年-2012年就读于我校化学与分子科学学院。学院的老师们对於邱黎阳在如此短的时间内便取得引人瞩目的高水平研究成果感到很欣慰，为有这样的优秀学生而自豪。据他的辅导员马恒老师回忆，於邱黎阳本科期间学习认真、潜心学术，打下了扎实的专业基础，对科研保持着浓厚的兴趣，曾多次获得优秀学生奖学金。2012年本科毕业后，他接受瑞士洛桑联邦理工学院的全额奖学金赴瑞士留学，并以优异成绩取得硕士和博士学位。在留学期间，他还以第一作者在德国应用化学上发表了关于微流控芯片的研究成果。他在蛋白工程领域的其他合作成果也多次发表在国际领先期刊上。他曾获得瑞士联邦理工学院Excellent Fellowship奖学金。与此同时，他带领的创业团队曾获得瑞士最佳生物科技创业项目前20名。



目前很多血液检测小型化的思路侧重于缩小现有技术，而没有从分子层面创新血液检测的原理。於邱黎阳博士则致力于通过蛋白工程和有机合成设计全新的传感蛋白，希望从分子层面突破血检小型化的瓶颈。当人体出现疾病或损伤时，新陈代谢产物将在血液水平发生显著变化。例如，基因病苯丙酮尿症会使血液中的苯丙氨酸水平升高。患有苯丙酮尿症的幼儿需通过低蛋白饮食来控制苯丙氨酸水平。否则婴儿大脑会出现不可逆的损伤。因此，血液中苯丙氨酸浓度的即时监测至关重要。然而，这类测量目前需要依赖大型仪器，而且患者需要等待数天才能获取结果。这种时间上的延迟，常常使疾病的管理变得复杂。如果能对患者的临床代谢物进行迅速检测，那么多种疾病的治疗和管理就能够得到明显的改善。

现行色谱-质谱方法 v.s.半合成探针蛋白

於邱黎阳博士及其研究团队研发的半合成传感蛋白就能在几分钟内，通过少量血液测定代谢物的浓度。这种检测方法的实际操作也十分简便。例如在苯丙氨酸的检测中，我们首先从患者指尖无痛采取一滴血，将部分血样加入反应液中，而后将其滴加到含有传感蛋白的试纸上。特异的酶促反应会消耗苯丙氨酸并产生NADPH。与此同时，生物传感器发出的光将会从蓝色变为红色，并且普通的数码相机或智能手机就能检测到这种明显的颜色变化。最后，我们通过颜色的变化便可以计算出苯丙氨酸的浓度。整个即时检测过程仅需10-15分钟，不仅快速，而且简便、准确。


目前，研究人员正在研究能使这种检测技术进一步自动化和简化的方法。未来，患者有望自行完成整个即时检测过程。（通讯员：於邱黎阳，编辑：姬建建）


原文链接：http://science.sciencemag.org/content/361/6407/1122


参考新闻：https://mp.weixin.qq.com/s/tX6pUJT77_2GMXKBHPLUcw