基于微流控芯片的等温扩增技术北大核心CSCD

基于聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)的核酸扩增技术是分子诊断领域的金标准,然而PCR往往包含多个反应温度,涉及长时间的循环升降温过程,且需要在复杂热循环仪中完成,这些都限制了其在现场即时检测(point-of-care testing,POCT)中的应用。与传统PCR相比,等温扩增依靠恒定反应温度,反应时间短,检测装置简单,能够提供更加方便、快捷的核酸检测。基于微流控技术的等温扩增检测,通过兼顾微流控与等温扩增两者的优势,能够为POCT分子诊断提供更具竞争力的平台。例如,在新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情防控中,多种形式的POCT等温扩增检测展示了其独特优势。文中首先归纳总结了典型的等温扩增技术及其检测方法,然后对不同类型的等温扩增微流控系统进行了分类总结与分析(如功能定位、结构组成、流体控制、系统特点等),最后总结了等温扩增微流控系统在新冠病毒(SARS-CoV-2)等不同病原体检测领域中的应用,并对等温扩增与CRISPR基因编辑等其他新型技术的相互结合进行了介绍与展望。     

环介导等温扩增技术的应用进展

环介导等温扩增(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)是一种新式核酸扩增技术,它依靠一种具有链置换活性的DNA聚合酶与2对特殊设计的引物,在等温条件下即可高效快速地完成扩增反应。相较于传统扩增检测方法,LAMP技术具有特异性强、灵敏度高、操作简单快速等优点,更能在现场快速检测和基层应用中广泛推广,目前LAMP技术已广泛应用于植物病害检测、动物病害检测、食品安全检测等领域。基于此,简要介绍了LAMP技术的基本原理、反应产物的检测方法,重点阐述了LAMP技术的改进与发展,综述了近年来其在科研生产中的应用进展,并对其发展前景进行了展望,以期为LAMP技术的进一步发展提供合理的研究方向。     

等温扩增技术及其结合CRISPR在微生物快速检测中的研究进展

等温扩增技术因其对仪器依赖性低、核酸扩增高效等优势,非常适合于快速检测,已在微生物快速检测领域得到了广泛应用。本文从核酸提取、等温扩增(以环介导等温扩增技术(Loop-mediated isothermal amplification,LAMP)和重组酶聚合酶扩增技术(Recombinase polymerase amplification,RPA)为例)和产物检测角度,就近年来核酸等温扩增技术的发展及其在病原微生物核酸快速检测领域的应用进行综述,并概述了核酸等温扩增技术与CRISPR(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)基因编辑技术相结合的最新研究成果,为这些新兴技术的研究和未来的发展提供新思路。     

重组酶聚合酶扩增技术研究进展

重组酶聚合酶扩增(RPA)是一种近年来发展起来的等温扩增技术。不仅具有检测速度快,灵敏度高,特异性好等特点,而且由于该反应可以在体温条件下等温扩增,特别适用于实验室外的现场诊断与床边诊断,具有广泛的应用前景。本文对RPA技术的发展进行了回顾与综述,对RPA技术的扩增原理、反应机制、反应体系、引物探针设计的优化,以及在此基础上发展起来的RPA产物检测方法,如侧向流试纸、絮凝分析、实时荧光、电化学、化学发光、表面增强拉曼散射等诊断技术进行了全面阐述,同时分析了当前RPA技术发展中的热点问题,为该技术的深入研究和推广应用提供参考。     

多重环介导等温扩增技术的研究进展

环介导等温扩增技术(LAMP)是一种新型的核酸放大扩增技术。但是,当前的LAMP技术多是在同一个体系中对单一目标物进行检测,限制了其工作效率的发挥。多重LAMP技术就是在同一反应体系中加入多组针对不同靶基因的特异性引物,从而实现对多种目标基因同时进行扩增。我们针对多重LAMP的优缺点,对其在病毒、细菌、寄生虫以及性别筛选等领域的应用做简要综述。     

环介导等温扩增技术的常见问题分析与研究进展

环介导等温扩增(LAMP)技术是近年发展起来的新型核酸体外等温扩增技术,具有快速、特异、敏感、简便等特点,使该技术在核酸快速检测领域得到了广泛的应用,但LAMP技术也在不断完善与发展中。本文就LAMP扩增产物的污染,引物间非连续配对的假阳性问题的对策,以及在LAMP技术基础上发展起来的其他相关技术进行综述,为该技术在基层的推广应用提供参考。     

重组酶聚合酶扩增技术：一种新的核酸扩增策略

重组酶聚合酶扩增 (recombinase polymerase amplification, RPA)是近年来兴起的一种等温核酸扩增技术,它比聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)及其它等温扩增技术更快速、便捷、高效。本文将详细介绍RPA这项新颖的技术,并对其在医疗诊断、农业、食品、生物安全等方面的研究及应用进展进行综述。期望这项技术得到更多的关注,使其发展更加完善,将来在更多的领域充分发挥作用,甚至书写核酸检测历史新篇章。     

食源性病毒核酸恒温检测技术研究进展

食源性病毒已成为全球引发食品安全事件的重要病原,对新型检测技术的不断发展提出了严峻的挑战.早期PCR技术在病原检测领域中的应用,推动了对食源性病毒的全面认识.近年来核酸恒温检测技术发展迅速,包括环介导等温扩增技术、重组酶聚合酶扩增技术、核酸序列依赖性扩增技术、链置换扩增技术、滚环扩增技术等,在抗复杂基质干扰、装备要求低...     

一种DNA扩增的新技术： 利用热稳定的Bst DNA聚合酶驱动跨越式滚环等温扩增反应

Bst DNA聚合酶具有热稳定性、链置换活性及聚合酶活性,在体外DNA等温扩增反应中起重要作用. 本文利用Bst DNA聚合酶的5′→3′聚合酶、核苷酸（末端）转移酶及链置换酶活性发展了一种新的体外环式DNA扩增技术跨越式滚环等温扩增(saltatory rolling circle amplification,SRCA)．在SRCA反应中,Bst DNA聚合酶以上游引物P1为模板合成其互补链RcP1,并和P1形成双链DNA|之后,Bst DNA聚合酶用其核苷酸转移酶活性在其P1的3′末端沿5′→3′方向随机掺入脱氧核糖核苷酸聚合形成寡聚核苷酸（dNMP)m序列,即DNA的合成反应跨越了RcP1 与下游引物P2之间的缺口|然后,以下游引物P2为模板形成互补序列（RcP2）;接着,Bst DNA聚合酶继续将脱氧核糖核苷酸随机添加到RcP2的3′末端,形成（dNMP)n序列．继而,Bst DNA聚合酶以RcP1为模板,继续催化聚合反应合成互补新链,并通过其链置换酶活性替换P1|如此往复,形成［P1-(dNMP)m-RcP2-(dNMP)n …］序列．本文通过电泳、酶切、测序等方法对扩增产物进行分析,演绎出上述扩增过程,并就工作原理进行了讨论．该反应可能对开发等温扩增技术检测微生物有一定助益,也为解释环介导等温扩增技术中假阳性反应和滚环等温扩增反应中的背景信号提供了线索．     

重组酶聚合酶扩增技术在植物病毒检测中的应用

随着分子生物学技术的发展,多种核酸等温扩增技术逐渐被开发出来。其中,重组酶聚合酶扩增(recombinase polymerase amplification,RPA)作为一种快速、灵敏的检测技术具有很大的优势。目前,RPA已应用于转基因生物、各类病原物及食品安全检测等多个领域,并作为新兴技术在植物病毒检测领域中快速发展。RPA技术只需一对引物,在恒温条件下(37-42℃)只需30 min左右即可完成反应,具有较高的灵敏度与特异性。因此,该技术正迅速成为一种能够用于条件有限的实验室或现场植物病毒检测的手段。本文介绍了RPA技术的检测原理、引物设计和应用方式,综述了其在植物病毒检测中的最新研究进展及存在的问题,为RPA技术在植物病毒检测中的应用提供参考。     

基于核酸等温扩增的病原微生物微流控检测技术

病原微生物的快速检测对疫情的预防控制至关重要。基于PCR的病原微生物核酸检测方法克服了传统病原微生物培养方法耗时长、免疫学检测存在窗口期等问题,已成为目前最主要的病原微生物筛查方法。然而,对精确控温热循环仪的依赖却严重限制了其在资源匮乏地区的应用。虽然基于核酸等温扩增的病原微生物检测方法可摆脱对高精度温控设备的依赖,但仍需要进行样本核酸分离提取、扩增与检测等步骤。近年来,微流控技术与核酸等温扩增技术相结合,诞生了多种病原微生物等温扩增微流控检测技术。该技术通过设计芯片结构、优化进样模式及检测方式,实现了病原微生物核酸提取、扩增与检测一体化,并具备多重检测、定量检测等功能,具有对仪器依赖度小、对操作人员要求不高、样本量需求小和自动化程度高等优点,适合于在多种环境下的病原微生物快速检测。本文从核酸等温扩增原理、进样方式、检测方式等方面对核酸等温扩增病原微生物微流控检测技术进行了综述,以期为病原微生物的快速筛查提供更多的方案思路,提升公共卫生领域对传染性疾病的防控能力。     

植物检疫性病毒等温扩增检测技术研究进展

植物病毒严重影响农林作物的产量和质量.随着全球化的快速发展,植物检疫性病毒跨境入侵风险加剧,研发植物检疫性病毒的精准、快速的检测技术对于保障进出口贸易及农林业生产安全具有重要作用.早期植物病毒检测主要基于寄主生物学症状、病毒形态观察以及ELISA为主的血清学检测方法等.当前,核酸扩增技术成为主要的植物病毒检测方法,特别是近20年来发展起来的等温核酸扩增技术,因其具有快速、灵敏、适于现场检测等优势,在许多植物病毒检测中广泛开展研究.其中,我国20余种进境植物检疫性病毒已建立了等温扩增检测技术.本文在综述等温扩增技术原理的基础上,归纳总结了主要等温扩增技术在植物检疫性病毒检测中的研究进展,并对其在口岸检疫的应用前景进行展望.     

滚环扩增技术及其在生物分子诊断中的应用

滚环扩增技术(RCA)是近年来发展起来的一种新型的核酸扩增技术.该技术是基于连接酶连接、引物延伸、与链置换扩增反应的一种等温核酸扩增方法.在恒温的条件下,可以产生大量的与环型探针互补的重复序列.与传统的核酸扩增方法相比,它具有扩增条件简单,特异性高,能在恒温条件下进行等特点.滚环扩增技术结合荧光、电化学、电化学发光等检...     

环介导等温扩增技术在病原微生物快速诊断中的应用

近年来出现的环介导等温扩增技术(LAMP)在等温条件下即可对目的基因高效扩增。因为操作简便、反应快速、特异性好、灵敏性高,尤其是因添加荧光染料而通过肉眼观察就能轻松判断扩增反应是否发生,该法已被广泛应用于细菌、病毒、真菌、寄生虫等病原微生物的检测研究。我们主要对LAMP技术的原理、优缺点,及其在病原微生物快速诊断中的应用做简要综述。     

环介导等温扩增技术在转基因水稻Bt63检测中的应用

采用环介导等温扩增技术(Loop-Mediated Isothermal Amplification,LAMP)对转基因水稻Bt63进行应用检测。研究表明,环介导等温扩增技术检测转基因水稻Bt63特异性好,并且灵敏度达到0.01%(W/W),具有简便、快速、准确等特点,可以在进出口检验检疫、食品安全监测等领域进行应用。     

多重环介导等温扩增技术研究进展

环介导等温扩增技术(Loop-mediated isothermal amplification, LAMP)因其扩增速度快、灵敏度和特异性高、仪器要求低等优点而被广泛应用于核酸诊断领域。为充分利用LAMP技术优势、提高诊断检测的效率与可靠性、扩展其应用范围,同时节约试剂成本,近年来多重LAMP技术的研究成为一大热点。常规的LAMP扩增产物检测方法多数以聚合反应的双链DNA产物或其副产物为基础,只能判断有无扩增反应发生,而难以识别多重扩增产物的靶标来源及其特异性。为实现多重扩增产物的高特异检测,各国学者通过对该技术巧妙的改进或与其他技术相偶联,发展了一系列多重LAMP扩增检测技术。然而上述狭义的多重LAMP技术依然存在因引物间相互干扰、扩增效率存在差异而引发歧视性扩增的局限,限制了多重扩增的重数。近年研究活跃的微型扩增技术以其实现多个平行、互不干扰的小体积单重扩增的技术优势打破了这一局限,由此产生了新型的广义多重LAMP扩增技术。这些技术还具有试剂消耗少、自动化程度较高、交叉污染风险更小以及更适合对较多靶标进行现场快速检测等优势。本文分别从狭义多重LAMP的方法原理及其扩增反应体系优化、广义多重LAMP的方法原理以及多重LAMP技术在诊断检测中的应用等方面对近年来多重LAMP技术的研究进展进行了综述。     

环介导等温扩增技术的研究进展

环介导等温扩增(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)是一种新式核酸扩增技术,它依靠一种具有链置换活性的DNA聚合酶和2对特殊设计的引物,不需要反复的温度循环和昂贵的仪器设备,在等温条件下即可高效快速地完成扩增反应,目前已广泛应用于细菌、病毒、寄生虫等病原体的检测,及动物胚胎性别的鉴定。该文总结了LAMP技术的基本原理、相对于传统核酸检测技术的优点、产物的检测方法及其临床应用,最后指出LAMP目前存在的不足以及采取的相应措施,并对其发展前景进行了展望。     

环介导等温扩增技术检测食品安全的研究进展

食品安全一直是全世界公众健康的关注焦点。环介导等温扩增(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)技术是一种特异性强、灵敏度高、快速简便的等温核酸扩增技术,近年来在核酸检测领域有着广泛的研究和应用。将LAMP技术应用到食品安全检测领域,可以快速准确的监控一些食品安全问题,避免对人类健康所构成的危害。因此针对LAMP技术在食品安全检测方面的优势进行分析,并结合LAMP技术与新兴诊断技术平台的联合运用进行了展望。     

SNP与基因检测及表达中的RCA技术

滚环扩增(rollingcircleamplification,RCA)技术是一种新的分子生物学检测方法。该方法不仅可以在体外等温条件下对核酸进行高度特异性的检测,而且还可通过线性或指数扩增来进行信号级联放大,其灵敏度能达到1个拷贝的核酸分子,因此,可用于痕量分子的检测。目前,滚环扩增技术广泛应用于全基因组DNA检测、核酸测序、单核苷酸多态性、DNA芯片及蛋白质芯片分析等领域。     

植物病原真菌分子检测技术的研究进展

真菌是一类非常重要的植物病原菌。对这类病原菌进行分子快速检测是病害早期诊断、检疫、监测、预测预报和病害防治等工作的重要基础。本综述详细介绍与评述了一些常见的以PCR技术为基础的检测技术以及近年来发展起来的一些新技术如环介导等温扩增和核酸滚环扩增技术在植物病原真菌分子检测中的应用,旨在对该研究领域的进展有一个全面的了解。