科学家造出氨基酸肽适体快速筛选法，能开发可穿戴型氨基酸浓度监测设备
来源：DeepTech深科技
近日，中国科学院亚热带农业生态研究所冯泽猛副研究员和所在团队，设计了一种快速筛选的方法，它基于分子对接模拟的原理，可以筛选包括氨基酸在内的代谢物的肽适体。
对于模拟得到的肽适体，他们通过等温滴定实验和微量热泳动实验，验证其与所对应的氨基酸具有特异的亲和性。
经过筛选和验证之后的肽适体，可用于构建生物传感器，并能整合成微型设备，也能用于研发快检试剂盒。
这种方法可以替代目前的液相分析仪、气相色谱分析仪和氨基酸分析仪，从而对氨基酸进行快速原位检测。
通过数据集成、整合蓝牙信号传输和电源系统，他们组装了可用于生猪体液氨基酸的实时动态监测样机。
这一成果有望用于构建多通道的动植物快检平台，针对动植物组织的氨基酸浓度，在体外以原位方式进行快速检测，故能用于种植业、养殖业、医学、康养领域。
也可以通过开发科研仪器，从而用于研究氨基酸代谢的过程。同时，针对动植物新陈代谢相关的复杂系统，可以针对其中的多层次跨尺度相互作用与调控机制加以阐释。
此外，还可以开发可植入、可穿戴的氨基酸浓度监测设备，以用于癌症患者、代谢性疾病患者、以及老年人等人群的营养健康监测。
目前，针对精氨酸、谷氨酸、赖氨酸、色氨酸等肽适体，该团队已经完成了生物传感器的构建，并使用微型化技术制备了微流控芯片。
整体来看，他们已经证明了这一研究方向的可行性。在氨基酸生物传感器产业化应用上，他们也在和中科捷云（北京）信息技术有限公司合作，目前已经有明确的产业化路径，实施过程也相对顺利。
在生命活动中，氨基酸是一种重要结构和功能小分子，对其浓度的准确测定，是深入研究蛋白质代谢、评估营养状态、对代谢性疾病进行早期诊断的基础。
对于传统氨基酸检测来说，一般采用色谱-质谱技术，前期处理流程繁琐，且需要昂贵的设备，很难实现氨基酸的动物体内动态监测。
生物传感器的发展，为氨基酸检测带来了新思路。肽适体是一种短肽，也是一种发展十分迅速的识别元件，它具有亲和力高、特异性强、生物亲和性好、检出限极低、易于修饰等特点，能和靶标物质发生特异性结合。
要想让生命体对体内氨基酸进行转运、催化和代谢，其前提在于实现氨基酸的精准识别。
经过亿万年进化之后，蛋白成为了生命活动的主要执行者，其里面或许蕴含着可以精准识别氨基酸的肽适体。基于这些思考，课题组设计了这种快速筛选方法。
据介绍，他们最初的想法是希望攻克动物营养领域几十年未能解决的“内源氮准确测定”问题。
冯泽猛表示：“接到我的导师印遇龙院士安排的任务后，经近1年的文献调研，我们将问题转移到氨基酸的动态监测。”
氨基酸的动态监测不仅能间接解决“内源氮准确测定”这一特定行业难题，还具有更广的应用价值。
由于这是一项典型的交叉科学研究，研究中接连出现问题，经常做着做着就做到了其他领域，这时所里的实验平台开始支撑不住。
期间，他们借用其他几家科研院所的电化学研究设备，并向领域内的相关专家请教，从而解决了上述问题。
而在选择基于模拟计算的肽适体快速筛选方法之前，通过使用多种传统方法，针对领域几个少有进展的长期难题，课题组也进行了探索。
该项研究获得了国家自然科学基金委国家重大科研仪器研制项目（自由申请）的资助（31527803），并于2021年顺利结题。目前已发相关论文4篇，获得美国发明专利1项，中国发明专利4项，中国实用新型专利1项。
目前，通过筛选和验证该团队已经获得20种常见氨基酸的肽适体，并基于这些肽适体研发了阻抗型、电流型、比色型等多类型生物传感器。
基于这些工作，让他们产生了将肽适体筛选推广至生命体其他代谢物的想法。
接下来，他们将联合中国科学院计算机网络信息中心等算力优势机构单位，通过开发新的算法软件，将分析物肽适体筛选范围扩大到全谱系代谢物，借此构建多物种的代谢物肽适体库。
同时，他们还将继续开发相关的生物传感器，在便携性、多通道、实时监测等方面重点发力，尽快造出能推向市场的动态监测产品设备，实现包括氨基酸在内的代谢物的原位快检。
进一步地，他们也将开发相关的科研设备，以用于支撑动植物营养、人类营养、医学、生物学等数据密集型学科的发展。
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