研究人员采用试管演化方式开发新型分子作疟疾诊断
香港大学李嘉诚医学院（港大医学院）与法国巴斯德研究所合作，研发出与生物学截然不同的分子演化方式，并利用这个方式演化出依附疟疾生物标记的分子。透过这些特殊的非生物分子，可以执行一般生物分子本质上无法完成的工作，例如用以分辨病人所感染的疟疾类型。这项研究已在跨领域科学顶尖期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表。
领导该研究的港大医学院助理院长（生物医学课程）、生物医学学院教授兼副总监（教学）唐柱霖教授表示:「演化是生物学的中心思想，这项研究利用物竞天择的概念，应用于生物学以外的情景上，继而创造出试管演化的方式。人们可以利用演化取代人工设计，以研发能解决与诊断及治疗等难题相关的分子。如果我们能将演化延伸至一般生物分子例如脱氧核糖核酸及蛋白质以外，我们将能够开创一个革新医学的创新平台。」
研究背景
演化在生物学中定义为，生物为适应特定的环境压力，将自身特征遗传至下一代的过程。演化由概率引导，在过程中群体中的部分成员有能力超越其他个体，并随着时间过去，最终界定该物种的物理特征及行为。
这个演化筛选的过程其实亦可以应用于分子的层面上，分子之间以类似的形式互相竞争，在演化的过程中发展出对应外在环境的特征，例如这个特征是因应某种疾病的存在，而发展出可以依附在该种疾病生物标记的特定分子，这个演化出来的分子就可以用于该种疾病的诊断与治疗。这一点过往已在常见生物分子，包括脱氧核糖核酸及蛋白质之中证实。然而，要将「分子演化」的概念延伸至常见生物分子以外，却一直是学术界的一大挑战。
研究结果
研究人员所面对的最大挑战，是如何发展出一个适用于疟疾的即时检测，以分辨病人到底是被恶性疟原虫或间日疟原虫所感染。这分辨能力十分重要，因为透过这两种不同类型的疟原虫所感染的疟疾有不同的后果，相应的药物治疗亦会有分别。然而，以往开发的即时检测方法均只能用于判断病人是否感染疟疾，而不能够分辨造成感染的疟原虫所属的类别。
要解决这个难题，研究团队研发并应用新的方式，将立方烷导入脱氧核糖核酸，并透过试管方式将之整合到整个演化过程中。立方烷从来没有在生物学中被发现，因此将演化的原理应用在一套非生物的系统中，属罕有例子。我们发现融入了立方烷的新型脱氧核糖核酸，能够完美地依附在疟疾生物标记的结合位置中，以致能够针对性地指出由间日疟原虫引起的疟疾感染。
这是历来首项将非生物分子融入分子演化实验的研究。这项研究不单进一步改善疟疾的即时检测，更同时开创一个革新的平台，以研发出有助诊断及治疗不同疾病的分子。
过往的研究结果
过去十年，港大医学院团队已经开发了利用核酸适体于诊断上的多项全新应用，特别是用于即时检测层面。团队早于2013年已在《美国国家科学院院刊》发表使用正常脱氧核糖核酸分子的研究，并提出利用核酸适体用作疟疾检测的概念。其后，团队研发出多种类型的疟疾即时检测，并在2015年《化学通讯》、2016年《美国化学学会传感器》及2018年《生物传感器与生物电子学》上发表。团队亦曾研发生殖系统失调的诊断方法，并于2019年在《自然-通讯》上发表。这次研究是首次将核酸适体的演化概念延伸至与生物学截然不同的化学领域。
