组学手艺极大地饱励了今世生物学和医学琢磨。从基因组学到转录组学、卵白质组学和代谢组学，组学手艺通过所有解析生物编造中的分子收集，为细胞分裂、发育、疾病发作及调理供应了紧要的机造性主张。然而，古代的组学琢磨一般以大规神情品为根源，获得的是构造或细胞群的均匀新闻。这种“均匀效应”袒护了单细胞乃至单分子层面的异质性，而这适值是剖释很多要害生物流程的重心。

　　近年来，单细胞组学和空间组学的疾速发达，使组学琢磨的辞别率抵达了单细胞以至亚细胞程度，揭示了差异构造区域的分子特点及其正在疾病中的空间联系性。然而，这些手艺紧要用于静态了解，难以所有解析生物编造正在其他维度的异质性，比如单分子层面的不同性和动态时序特点。毕竟上，生物流程素质上拥有动态性，分子程度的异质性和瞬态流程对人命运动的调控起着至合紧要的用意。于是，亟需一种可以联络单细胞、空间辞别率与年光动态的手艺，以更所有深化地剖释人命流程。

　　龙亿涛课题组基于对纳米孔道手艺的永远积聚与深化剖释，提出基于纳米孔道的单分子年光组学的主见，旨正在联络纳米孔道的单分子辞别率及其正在获取年光动态性方面的上风，为琢磨生物流程的异质性和时序演化旅途供应全新的器材。

　　纳米孔道手艺最初紧要行为一种单分子DNA测序手艺被提出并火速发达，近年来，其使用曾经扩展到卵白质检测、单分子化学响应琢磨等范围。纳米孔道手艺正在无需标帜或妆点的条款下，逐一、高通量表征庞梗概例大宗单个分子的特点，给与了其精准识别单分子质地不同、揭示单分子构象和妆点异质性、获取体例内大宗分子时序动态改变的才具，为单分子年光组学琢磨供应了理思的办法。

　　最先，纳米孔道可行为一种“单分子质地读取器”，精准识别单个生物分子（如核酸、卵白质和多糖）的分子量不同。通过调控分子与离子的联络、分子与纳米孔道的非共价彼此用意以及对瞬态离子流信号的还原与解析，可能晋升纳米孔道的质地识别辞别率，将对单个构成单位的识别从PEG模子分子拓展到核酸、卵白质乃至多糖等生物聚会物，乃至可能进一步占定生物分子上的单个妆点基团，如DNA毁伤、卵白质翻译后妆点等。另表，纳米孔道对分子的表征不受体例内其他分子的作梗，避免了系综衡量的均匀效应，于是，其辞别率低于古代质谱，但以单分子检测特点与单基团识别才具，希望发达为一种“单分子组学”手艺，可使用于庞梗概例中低品貌分子的占定与潜正在生物标记物的发明。

　　其次，与古代质谱的信号直接原因于分子质荷比差异，影响纳米孔道信号的因子多样，于是，纳米孔道可能占定分子量以表的不同，揭示同种分子之间的异质性，席卷构象异质性与妆点异质性。针对构象异质性，通过节造传感区域的尺寸与局限，纳米孔道可能识别单个分子的对映异构体，如药物分子的R、S构象等。通过进一步修建孔道内程度错误称彼此用意，纳米孔道可能诱导分子正在传感区域的特异性取向，从而均一性地杀青对多肽上单个氨基酸手性改变的精准占定。针对妆点异质性，通过限定分子穿孔流程与调控孔道内的非共价彼此用意，纳米孔道可能杀青对多肽上翻译后妆点，如磷酸化、硫酸化、乙酰化等的类型、数目、及其位子的识别。

　　第三，纳米孔道检测兼具单分子与高通量特点，可能正在搀和体例中的同时定量多种组分。同时，纳米孔道行为一种非粉碎性衡量办法，可能长年光监测体例动态改变。纳米孔道定量紧要依赖于对分子搜捕频率的表征，于是，精确、疾速获取多种分子的搜捕率可能晋升纳米孔道的定量效用，进而揭示全豹体例的分子时序、定量演化流程。通过加强孔道内驱动力以晋升搜捕率、改变定量办法以晋升定量效用，以肾素血管危急素编造为例，纳米孔道可能绘造系列血管危急素正在多种转化酶介导下的动态转化旅途，揭示其串扰效应。

　　基于以上特点，纳米孔道可认为单分子年光组学琢磨的供应有力要领，然而须要战胜诸多寻事：1. 正在信号特异性方面，鉴于庞大生物样天职子品种与状况的多样性，差异分子恐怕发生相仿的离子流信号，从而消浸识别精确性，可通过调控分子穿孔流程、加强彼此用意等均一性扩大离子流信号特点，联络机械进修算法，从而晋升信号的特异性；2. 正在分子搜捕率方面，鉴于生物样本平分子电荷多样性及其极低浓度，须要消浸纳米孔道的检测限，可通过斥地不依赖于分子电荷的驱动力，或发达多驱动力协同搜捕战略，从而晋升检测效用；3. 正在定量辞别率方面，因为生物样本中潜正在的极低半衰期，须要晋升纳米孔道的定量效用，正在加强信号频率的根源上，可通过引入纳米孔道衡量阵列并斥地更高带宽的低噪音离子流衡量装备，从而将定量间隔饱动到秒级乃至毫秒级。进一步，联络玻璃纳米管定位，纳米孔道检测可用于单细胞年光组学琢磨，同时获取分子库的空间散布与年光演化新闻。