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。     

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...     

主编导读

第三代测序技术 自1868年Miescher在白细胞中首次发现遗传信息载体核酸,不断发展完善的测序技术为破解遗传密码提供了重要的技术手段,发挥了至关重要的作用.近些年,以单分子实时测序技术(single molecule real time sequencing,SMRT)和纳米孔单分子测序技术(single-mole...     

聚丙烯酰胺凝胶固定核酸方法及其应用

固相核酸已被广泛用于DNA/cDNA微阵列、固相PCR及其它核酸与生物分子检测的传感技术中.和硬质玻璃载片相比,三维聚丙烯酰胺凝胶作为固定核酸的载体具有结合核酸容量高、利于反应的类似液相环境和较少的空间效应等优点.综述了丙烯酰胺凝胶作为固定核酸载体的发展历史.着重介绍了丙烯酰胺修饰核酸直接聚合固定的方法以及在DNA芯片、焦测序、固相PCR(克隆)、及全基因组测序等核酸分析中的应用.     

氚标记聚腺苷酸的制备

在现代生物学研究中,许多课题,都需要对核酸的结构、功能及其改造作深入探讨。而在核酸研究中,所用试剂(包括一系列工具酶)中,核酸水解酶的含量必须降低到不致影响所要研究的核酸量。因为所要研究的核酸来源困难,所以常采用放射性同位素技术来提高检测灵敏度,以降低核酸用量,同位素技术与常量操作相比,可以把核酸用量降低几个数量级。因此核酸研究工具酶中的杂酶(主要是核酸水解酶)含量也     

细胞特异性核酸适配体筛选新策略的研究进展

核酸适配体(aptamer)是在体外采用指数富集的配基系统进化技术(systematic evolution of ligands by exponential enrichment, SELEX)从人工合成的随机寡核苷酸文库中筛选得到的一段寡核苷酸序列(RNA或DNA),能折叠成特定的三维空间结构同靶物质进行高特异性与高亲和性的结合。近年来,以全细胞为靶标筛选(cell-SELEX)获得的核酸适配体在疾病相关的领域有很大的应用潜力,尤其在细胞分子的识别、生物标志物的发现等方面,但cell-SELEX的过程复杂、难度大及获得的核酸适配体性能不佳等问题仍然制约着细胞特异性核酸适配体的进一步发展,如何高效地筛选获得核酸适配体是其应用的关键。本文总结了目前在cell-SELEX技术基础上发展起来的新方法、新策略及核酸适配体在肿瘤研究中的应用,望为相关科研人员的研究提供参考。     

CRISPR/Cas核酸检测技术的研究进展

CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)技术作为强大的基因编辑及基因调控工具,在生命科学研究、生物技术产业、基因治疗等领域得到了广泛的发展与应用.近些年来,基于Cas蛋白(CRISPRassociated protein)特异性及非特异性的核酸切割活性, CRISPR技术在核酸检测领域展现了其简单快速、高效特异的特点,以及在即时检测(point-of-care testing, POCT)领域的应用潜能,可满足临床早期治疗及床旁监护所需的快速诊断需求.根据Cas酶的不同活性(顺式切割活性和反式切割活性),本文将基于Cas酶的核酸检测技术分为两大类,分别为CRISPR/Cas9系统和CRISPR/Cas12, Cas13, Cas14系统,并阐述了它们各自的工作原理.此外,本文还详细综述了CRISPR/Cas系统与多信号传感器的联合应用,总结了CRISPR/Cas核酸检测技术所存在的缺陷及面临的挑战,并对其未来的发展进行了展望.     

生物学技术广泛应用于传染病

任何一种微生物只要具有一个其他微生物均没有的特异性核酸片段 ,都可以用分子生物学技术进行诊断 ;同时可应用基因工程技术制备的药物、干扰素基因、核酸疫苗、反义核酸和核酶技术产品等对传染病进行治疗。应用于诊断的技术有 7种。即顺序为 :(1)即核酸杂交技术 (斑点杂交和吸印杂交 )、(2 )多聚酶链反应(ＰＣＲ)、(3)核酸直接电泳、(4)核酸酶切后电泳、(5 )蛋白吸印检测 (ＷＢ)、(6 )抗原制备、(7)变异研究等。第一种中的二法 ,前者灵敏度和特异性都较好 ,很少出现假阳性现象 ;后者不但可判断特异性核酸的有无 ,还可确定该核酸存在的状态 …     

基于微流控芯片的核酸等温扩增技术研究进展

核酸等温扩增技术是一种在恒温体系内对核酸进行高效扩增的分子扩增技术,它能够在短时间内实现目的基因的指数增长.微流控芯片(microfluidic chip)技术是把研究样品制备、核酸富集、纯化和检测等多个操作步骤集成到一块“微型化”的芯片上,经自动化处理,得出实验结果,即“样品进,结果出”.将核酸等温扩增技术与微流控芯...     

邻位连接技术：一种新的高灵敏度蛋白质检测技术

蛋白质组学(proteomics)诞生以来,高效准确的蛋白质检测技术受到越来越多的关注.最近 ,一种高灵敏度的蛋白质检测技术,邻位连接技术(proximity ligation assay, PLA)被建 立.该技术采用核酸适体(aptamer)或单/多克隆抗体 核酸复合物作为邻位连接探针(proximity probes).当一对邻位探针同时识别同一个目标蛋白分子时,它们将在空间位置上相互临近,通过连接反应形成一段可扩增的DNA标签序列,该标签序列能够反映待测蛋白的种类及浓度.该技术将对蛋白质的检测转变为对DNA核酸序列的检测,实现了特殊蛋白质的检测,定量及定位.文章从该方法的产生背景,发展过程,原理以及探针制备等方面对该方法进行了系统的介绍,列举了该方法的几种重要应用,并对该方法在蛋白质组学研究领域的应用前景进行了展望.     

PCR 防污染技术的研究进展

聚合酶链式反应(PCR)是一种高灵敏核酸扩增技术,广泛应用于核酸检测中.但在实际应用过程中,扩增产物及其他核酸片段的污染会导致假阳性的结果,制约了PCR在临床检测中的应用.为了解决这一问题,建立了许多PCR防污染的方法,除了早期建立的并已得到广泛应用的物理隔绝法、光照法及水解法外,近年来还发展了酶消化法、化学修饰法及DEAE纤维素法.本文对PCR防污染技术的原理、应用及进展进行了综述.     

以琼脂糖胶为载体的DNA分子杂交

以硝基纤维素滤膜或二偶氮苄氧甲基纸(diazobenzyloxymethyl paper,简称 DBM 纸)为载体转移核酸分子,并以此载体进行分子杂交是广为应用的生化技术之一。由于现在使用的各种载体吸附核酸分子的能力都存在一定的局限性,所以核酸分子转移杂交技术仍在不断改进。尤其引人注目的是 Purrello 以     

可视化分析在病原体核酸现场快速检测中的研究进展

核酸检测因灵敏度高、特异性强而被广泛应用于病原体筛查与检测。随着检测需求的增加和扩增技术的发展，核酸检测方法逐渐向简单、快速、低成本方向发展。作为核酸检测“金标准”的实时荧光定量PCR法依赖昂贵的荧光读取设备和专业的操作人员，并不适用于病原体的现场快速检测。可视化检测方法无需依赖激发光源或复杂的设备，将可视化检测方法与快速、高效的扩增技术结合，能够以更直观、便携的方式呈现检测结果，具有即时检测(point-of-care testing,POCT)的潜力。本文对与扩增技术、CRISPR/Cas技术结合的可视化分析在病原体核酸快速检测中的应用及优缺点展开综述，以期为基于病原体核酸的POCT策略提供参考。     

核酸适配体的体外筛选方法的最新研究进展

核酸适配体是用配体指数富集系统进化技术(SELEX)在体外筛选得到的一小段寡核苷酸序列,能够选择性的与不同的靶标特异性的结合,包括蛋白质、小分子、有机物、金属离子、药物等,具有高亲和力和高特异性。这项技术的诸多优势,使其迅速得到重视,核酸适配体在生物传感器、基因芯片、新药开发、纳米技术等诸多方面应用广泛。但是传统的SELEX方法操作繁琐,筛选周期长,需要几个月的时间才能筛选出与靶标具有高特异性的核酸适配体。随着SELEX的快速发展,近年来出现了很多新型的筛选方法,这些新的方法大大提高了筛选周期,极大的提高了筛选效率,拓展了核酸适配体的应用。总结介绍了近三年来出现的几种新型的核酸适配体的筛选方法,包括氧化石墨烯SELEX(Multiple GO-SELEX)、单壁碳纳米管辅助细胞SELEX(SWCNTs-assisted cell-SELEX)、基于芯片的细胞SELEX(on-chip Cell-SELEX)、序列构造SELEX(Sequence-constructive SELEX)、高保真SELEX(High-Fidelity SELEX),有助于人们进一步了解、认识核酸适配体筛选技术的发展现状,更好促进核酸适体在各个领域中的应用前景。     

软件预测和MAST技术筛选mRNA反义核酸靶点的比较

基因mRNA的结构靶点筛选是反义核酸药物研发的一个难题 .兔 (Oryctolaguscuniculus) β珠蛋白基因mRNA的结构靶位点通过运用MAST技术筛选获得 ,和计算机软件RNAstructure3 71模拟分析的位点进行了比较 ,也和寡核苷酸微阵列杂交技术筛选获得的靶点结果 (M .Natalie ,1 997)进行了比较 ,显示 :据MAST技术获得的兔 β珠蛋白基因 2个反义核酸结合靶位点 ,和用RNAstructure3 71软件给出的模拟分析的 2个靶位点相同 ,且它们与寡核苷酸微阵列杂交技术的结果完全一致 .运用MAST技术筛选获得绿色荧光蛋白 (GFP)mRNA有 4个结构靶位点 ,体外分析表明这 4个靶位点均有效 ,其中有 3个与RNAstructure3 71软件分析的靶点相同 ,但计算机模拟推荐的结构靶位点较多 ,而且随着基因长度增加确认靶位点的难度增大 ,获得的靶位点还需要实验验证 ,计算机软件模拟分析对实验筛选靶点、设计反义核酸有辅助价值 .MAST方法能筛选各种长度基因mRNA的全部可及位点和准确给定核苷酸的起止位置以供设计反义核酸 ,具有简单快捷的优点 ,将能为反义核酸设计起重要作用 .     

反基因锁核酸体外阻断乙肝病毒前S2基因表达

目的:探讨针对乙肝病毒前S2基因同聚嘌呤区的锁核酸体外抑制细胞内病毒复制的作用.方法:针对乙肝病毒前S2基因同聚嘌呤区,分别设计合成锁核酸、硫代寡核苷酸、未修饰寡核苷酸及无关对照序列,以半乳糖配体介导转染HepG2.2.15细胞,采用荧光定量聚合酶链反应技术(FQ-PCR)、时间分辨免疫荧光技术(TRFIA)和酶联免疫法(ELISA)分别监测1、3、5和7d细胞培养上清液中HBV DNA、HBsAg和前S2抗原的含量;四甲基偶氮唑蓝(MTT)法检测锁核酸对细胞代谢的影响.结果:加入锁核酸后,对HBV DNA复制、HBsAg和前S2抗原表达均显示有较强的抑制作用,且抑制率随时间呈增高趋势,7d后抑制率分别达61.56％、68.18％和72.82％.各实验组与对照组比较差异均具有统计学意义(均P＜0.05).LNA对细胞代谢无明显影响.结论:针对乙肝病毒前S2基因同聚嘌呤区的反基因锁核酸,体外能有效抑制乙肝病毒的复制,既为乙肝病毒治疗提供有效靶位,也为反基因治疗提供理论和实验依据.     

基于三螺旋核酸的生物传感器的研究进展

三螺旋核酸是在经典的沃森-克里克(Waston-Crick)氢键形成的双链核酸基础上,第三条寡核苷酸链以非经典的胡斯特(Hoogsteen)氢键嵌入到双链大沟(Major groove)中形成的超分子核酸组装体。在近年来发展的众多生物传感方法中,基于三螺旋核酸的生物传感平台凭借其快速、灵敏、简单、可逆等特点而备受瞩目。从生物传感器的角度,综述了三螺旋核酸生物传感器的类别与性质,分类评述了常见的三螺旋核酸生物传感器与三螺旋核酸传感元件的应用,并对三螺旋核酸生物传感器的发展前景进行了展望。     

体外核酸快速扩增技术的发展和不断创新

利用聚合酶链式反应(PCR)进行的核酸体外扩增是1983年开始发展起来的一项革命性技术,目前已被广泛运用于现代化的农业和医学以及食品工业等领域,特别是在人类认知基因和基因组的过程中,体外核酸扩增技术做出了卓越的贡献。最初,体外核酸扩增技术主要是利用耐高温的DNA聚合酶(Taq酶),这样就使核酸的体外扩增反应可以在热循环中进行。但因需要使用昂贵的设备和消耗大量的电力,其成本和应用范围都受到一定的限制。之后,恒温体外核酸扩增悄然兴起,这改变了传统扩增技术的局限性,使核酸的体外扩增更加简单和方便。重组酶介导扩增(RAA)法是一种最新型的恒温体外核酸扩增技术,该系统的显著优点在于它在常温下就能实现DNA解链并快速扩增(15~30min完成),反应快速、专一性好、灵敏度高,还可用于定时定量的结果分析。     

末端脱氧核苷酸转移酶在生物传感及核酸合成领域的应用*

末端脱氧核苷酸转移酶(terminal deoxynucleotidyl transferase, TdT)是聚合酶X家族中的一员,与典型的DNA聚合酶不同,TdT以恒温的无模板依赖的方式催化脱氧核糖核苷三磷酸(dNTP)聚合到寡核苷酸的3'羟基端来合成DNA。并且TdT对底物的耐受性高具有聚合修饰型dNTP的能力,如荧光修饰的dNTP、生物素修饰的dNTP,甚至人工碱基均可作为其良好底物。TdT的这些生化特性使其被广泛的应用在生物传感和核酸合成领域中,促进了许多基于核酸的工具和方法的发展,并为酶促从头合成DNA技术的发展奠定基础。介绍了TdT的性质,重点总结了它在其介导的生物检测技术、核酸的修饰技术以及酶促合成DNA技术三个方面的核心作用、目前面临的挑战以及未来研究的方向,以期促进TdT在生物传感器和核酸合成中的进一步应用。     

亲和层析技术在生物科学中的应用及发展

近几十年来,亲和层析技术发展十分迅速,广泛应用于生物分子(如结合蛋白、酶、抑制剂、抗原、抗体、激素、激素受体、糖蛋白、核酸及多糖类等)及组织(如细胞、细胞器、病毒等)的分离和纯化,是蛋白质组学研究中重要的技术之一.介绍了亲和层析的基本类型及配体合成的研究进展,概述了亲和层析技术在蛋白质组学以及在其他方面的应用和发展动态.