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基因時(shí)代的病原體檢測
發(fā)布時(shí)間:2024-10-14

傳染病檢測有兩種方式:檢測病原體或者檢測人體為了抵抗病原體而產(chǎn)生的抗體。其中病原體檢測可通過抗原檢測或者核酸檢測方法進(jìn)行,在COVID-19全球范圍內(nèi)爆發(fā)傳播后,基于分子水平的核酸檢測技術(shù)逐漸成為病原體檢測的重要手段。目前,用于病原體檢測的主流技術(shù)有哪些?一起來看看!


熒光定量RT-PCR技術(shù)

熒光定量RT-PCR技術(shù)是將提取出的病毒RNA逆轉(zhuǎn)錄成cDNA,然后對(duì)合成的cDNA進(jìn)行擴(kuò)增,再利用熒光探針檢測擴(kuò)增產(chǎn)物,通過擴(kuò)增產(chǎn)物中的熒光信號(hào)來判斷樣本中是否含有病毒序列。熒光定量RT-PCR技術(shù)是世界各國疾控中心(CDC)采用的金標(biāo)準(zhǔn),可以檢測患者樣本中微小病原體,是傳染病病毒傳播早期診斷的主要方法。

 

圖1 RT-PCR檢測流程圖


逆轉(zhuǎn)錄等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)

逆轉(zhuǎn)錄等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)是在恒定溫度下,通過添加不同活性的酶和各自特異性的引物來達(dá)到快速擴(kuò)增核酸的目的。等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)近年來發(fā)展迅速,擺脫了對(duì)熱循環(huán)儀的依賴,在現(xiàn)場診斷方面顯示出較強(qiáng)的優(yōu)越性。目前主流的技術(shù)有環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增(Loop-mediated isothermal amplication,LAMP)、連置換擴(kuò)增(strand displacement amplification,SDA)、滾環(huán)核酸擴(kuò)增技術(shù)(rolling cricle amplification)、依賴核酸序列擴(kuò)增技術(shù)(nucleicacid sequence-based amplification,NASBA)。LAMP具有高度特異性,識(shí)別DNA/RNA靶標(biāo)特定位置可高達(dá)8個(gè),也被稱為“八倍鏡”,它是眾多等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)中研究和應(yīng)用較為成熟的,在及時(shí)檢測POCT(Point of Care Testing)中發(fā)揮重大作用。NASBA是一種簡單的等溫信號(hào)放大法,在監(jiān)測和控制動(dòng)物疾病傳播方面廣泛應(yīng)用。

 

 

圖2 依賴核酸序列擴(kuò)增技術(shù)(NASBA)檢測SARS-CoV-2病毒流程圖


NGS測序法

NGS測序法常用的原理是橋式PCR擴(kuò)增,通過模板DNA分子的化學(xué)修飾,將其錨定在納米孔或者微載體芯片上,利用堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,通過采集熒光標(biāo)記信號(hào)或化學(xué)反應(yīng)信號(hào),實(shí)現(xiàn)堿基序列的解讀。NGS一次性可完成幾十萬至幾百萬條序列的測定,可在基因組水平對(duì)未知病毒進(jìn)行從頭測序,獲得病原體的基因序列。與RT-PCR相比,NGS可以提供更多的病毒序列和分型信息,是識(shí)別未知病原體的有力工具。


 

 

圖3 NGS測序法檢測病毒流程圖

 

CRISPR檢測法

CRISPR檢測法的診斷機(jī)制與基因編輯相似,在sgRNA的引導(dǎo)下,CRISPR-Cas蛋白識(shí)別靶標(biāo)序列后,Cas12a、Cas13a和Cas14a內(nèi)切酶被激活,對(duì)靶標(biāo)核酸進(jìn)行切割,產(chǎn)生熒光信號(hào),達(dá)到檢測目的。相對(duì)于qPCR等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)而言,CRIPSR檢測技術(shù)采取等溫?cái)U(kuò)增與Cas酶的反式切割結(jié)合的方法進(jìn)行檢測,借助sgRNA的特異性識(shí)別,即提高等溫?cái)U(kuò)增后的特異性,又實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場快速檢測(POCT)。CRISPR診斷方法被稱為下一代分子診斷技術(shù),有望引起體外診斷領(lǐng)域的新變革。


 

圖4 CRISPR-Cas12a系統(tǒng)檢測病毒流程圖

 

如何選擇檢測方法?

 

泓迅生物

引物探針設(shè)計(jì)與合成

無論選擇哪種檢測方法,都離不開核心原材料引物探針,高質(zhì)量的特異性引物探針可大大提高實(shí)驗(yàn)效率、檢測準(zhǔn)確性。泓迅生物為您提供高質(zhì)量引物探針設(shè)計(jì)與合成!精準(zhǔn)的引物探針設(shè)計(jì),先進(jìn)的制造工藝和高效的交付周期,助您迅速開展病原體檢測。我們提供qPCR探針、FISH探針、分子信標(biāo)探針、NGS等不同類型的核酸探針,還可為您提供定制化引物探針設(shè)計(jì)與合成服務(wù),滿足您在分子診斷領(lǐng)域的各種應(yīng)用需求。


 

 圖5三種探針示意圖


泓迅案例

引物合成是由單個(gè)堿基順次連接合成。每處堿基的合成需要完成脫保護(hù)、縮合連接、乙?;忾]、氧化穩(wěn)定四個(gè)步驟,加之化學(xué)反應(yīng)自身的效率問題,最終會(huì)導(dǎo)致引物產(chǎn)物無法達(dá)到100%的純度。所以,化學(xué)合成的效率直接影響粗產(chǎn)物的純度,同時(shí)也限制了合成引物的長度(一般超過150nt的引物推薦使用基因合成或其它分子生物學(xué)的方法制備)。

泓迅生物升級(jí)純化工藝,優(yōu)化試劑配比,最大限度的分離小分子熒光、失敗的小分子片段和目標(biāo)產(chǎn)物,我們的引物探針產(chǎn)品純化效果優(yōu)于市場平均水平,最高純度可達(dá)98%。



常規(guī)純化后的探針產(chǎn)物 泓迅升級(jí)純化工藝后的探針產(chǎn)物


 

質(zhì)檢結(jié)果顯示,泓迅生物制備的高質(zhì)量探針,MS檢測于理論分子量相同且無N±峰,HPLC檢測純度高達(dá)98%以上,熒光全波長掃描與對(duì)應(yīng)參數(shù)一致。


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