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基因编码的报告蛋白一直是生物技术研究的支柱，使科学家能够跟踪基因表达、了解细胞内过程和调试工程基因回路。但依赖荧光和其他光学方法的传统报告方案存在实际局限性，可能会给该领域的未来进展蒙上阴影。因此使用纳米孔检测特定蛋白质，目前具有挑战性。
为了应对这一挑战，华盛顿大学的研究人员开发了一组超过 20 个纳米孔可寻址蛋白质标签，它们被设计为报告基因（NanoporeTERs，或 NTERs）。NTER 由分泌标签、折叠结构域和纳米孔靶向 C 端尾部构成，其中可以编码任意肽条码。该团队展示了使用 MinION 纳米孔传感器阵列同时检测在细菌或人类细胞中表达的多达 9 个 NTER。
该研究以「Multiplexed direct detection of barcoded protein reporters on a nanopore array」为题，于 2021 年 8 月 12 日发布在《Nature Biotechnology》。
近四年来，报告蛋白已被用作跟踪生物活动（如遗传调控）的一种手段。尽管在此期间开发了几种不同的报告器策略，但可以一起使用同时共享公共读数的唯一可寻址报告器的典型数量很少。主要是由于传统报告基因的光学性质，例如荧光蛋白变体，它们具有重叠的光谱特性，这使同时测量独特的遗传元素变得困难。提高基因编码蛋白质报告基因的多重性的能力，将能够对生物系统进行更全面和可扩展的监测，例如，实现高维表型、一锅法并行全细胞生物传感和高效的基因电路调试。
虽然很久以前就已经有研究报道了纳米孔传感器的生物分子传感，但直到最近才出现了用于 DNA 和 RNA 实时测序的高通量纳米孔传感器平台。这些技术的普及与商业化，创造了一个机会；可以建立一个可访问的通用纳米孔平台，用于直接传感工程报告蛋白。在这种情况下，研究人员在这里介绍一类新的基因编码蛋白质报告基因，称之为 NTER，它使用市售的纳米孔传感器（牛津纳米孔技术公司的 MinION 装置）进行多重直接蛋白质报告基因检测，而无需任何其他专用设备也无需分析前费力的样品制备。
NTERs
该团队介绍了一类可使用市售纳米孔传感器阵列 ONT MinION 进行分析的，多路复用蛋白质报告基因。为了支持未来的应用，该团队还对 MinION 上 NTER 测量的实验吞吐量进行了初步评估，并讨论了 NTER 条形码空间的可扩展性以供未来工作。
使用 MinION 对 NTER 表达水平进行分类和多重检测。
因此可以预见许多潜在的 NTER 应用，包括在一锅法同时读取许多基因工程电路组件的蛋白质水平输出，从而实现比当前分析方法更有效的调试和调整；例如，与传统的荧光蛋白报告基因组相比，NTER 具有更大的序列和信号空间，允许在单个实验中同时分析更多的独特遗传元素（多路复用）。
虽然 RNA 测序可用于并行测量许多电路的转录输出，但该方法具有以下优点：
(1) 几乎不需要样品制备，这使得它更适合自动化，并可以减少分析时间（延迟）和成本；
(2) 非破坏性读数，能够分析活细胞中的表达动态；
(3) 在蛋白质水平直接检测输出。
最后一个为使用 NTER 条形码设计报告基因创造了新的机会，可以同时报告蛋白质表达和特定的翻译后修饰。科学家预计这种能力对于合成蛋白质级电路工程将有很大的应用空间。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41587-021-01002-6
相关报道：https://phys.org/news/2021-08-enabling-cells.html
https://www.eurekalert.org/news-releases/926366
