2013年6月3日

一月紀聞

交大研發基因定序平台 基因解碼只要一小時
5/7 交大研究團隊結合蛋白質電晶體與生物科技平台技術,成功開發更快速、更精準、更經濟的單分子基因解碼技術,不僅加速個人基因體定序,也將更深入了解人類各項疾病。

基因是生物遺傳的基本單位,四種特殊功能的核苷酸鹼基排序組成了DNA雙螺旋分子。人類基因定序計畫於2005年首次完整解碼出人類的生命藍圖,過去的檢測方法使用螢光染劑將不同的DNA單位染色,以辨別不同DNA的組成序列,但「解讀序列長度短」和「判讀錯誤率高」都是目前不能快速解碼和有待突破的因素。交大研發出的單分子定序技術大幅延長DNA序列解序長度,降低誤判率達1萬倍;另外也將解碼時間由1天大幅縮短至1小時。

研究團隊去年開發全球第一個具有實用價值的單分子蛋白質電晶體,將半導體元件轉換成一個靈敏的生物分子檢測器,開啟了生物奈米技術應用於半導體製程的可能。這次再將DNA聚合酶連接在獨創的單分子蛋白質電晶體上,即時的電導訊號可快速區分四種不同核苷酸鹼基,定序錯誤率近乎為零。團隊的陳昱勳助理教授認為這將是全球首次可以看到整個聚合酶合成過程,且不需要透過外加的螢光,呈現出聚合酶本身卓越的功能。

團隊未來將結合製程與資訊研究,另一方面也將透過個體基因比對差異,預測疾病與檢驗,使潛在疾病診斷更加精確,例如像H7N9這類傳染病,只要確定得到的是H7N9病毒,就可以在1小時內找出基因排序,並研發疫苗。

狹義相對論 搜尋系外行星新利器
5/13 現在尋找系外行星的方法主要是兩種:尋找搖擺恆星的徑向速度法以及行星凌。但是系外行星多半小又晦暗,因此尋找系外行星總是充滿困難與挑戰的任務。最近科學家利用愛因斯坦的狹義相對論,搭配克卜勒衛星的觀測資料,成功找到一顆系外行星。

因為系外行星的效應非常微弱,所以研究團隊認為,唯有來自NASA克卜勒太空望遠鏡的高度靈敏資料,才有足夠品質的星球亮度測量,準確度也高達百萬分之一。

新方法可以找尋三種行星繞恆星時發生的微弱效應。第一是當恆星受到行星拉扯,當恆星朝向我們時,依據相對論的聚束效應(Beaming effect),光會在恆星運動的方向上受到聚焦而變亮,遠離我們時則會變暗。另外當恆星受到行星潮汐力影響會被拉成橄欖球形,如果從有較多可視表面的側面觀測就會看起來較亮,兩端則較暗。第三個微弱效應則來自行星本身的反射光。

發現這顆新行星後,研究團隊也利用其他天文台觀測資料確定了其確為系外行星。這個Kepler-76b是一顆週期僅1.5天的熱木星。新方法目前雖無法找到類似地球的行星,但優點是不需要高精確度的光譜資料,也不要求行星、恆星和地球能有精準地排成一直線。【更多內容,請參閱第522期科學月刊】
 Kepler-76b 和其母恆星假想圖。(圖片來源: CfA) 

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