分子即时检测(POCT)技术及其在新发传染病中的应用*

分子即时检测(point-of-care testing,POCT)技术具有灵敏度高、分析速度快、体积小、检测成本低廉等特点,在分子诊断领域受到广泛关注。近年来,分子POCT技术的发展与应用在应对新发、突发传染病,保护人类生命健康方面具有重大意义。介绍近五年来新兴的分子POCT技术,总结新兴分子POCT技术的最新研究进展及应用前景,分析POCT技术的优势与面临的挑战,探讨提高其检测灵敏度和选择性的技术策略。     

纳米生物条形码技术在分子诊断中的应用

纳米生物条形码技术是一种新型的分子诊断技术,在核酸和蛋白质检测领域已经分别达到和超过现今的检测灵敏度.该技术采用纳米颗粒修饰的核酸或抗体对靶分子进行识别,并利用磁场将其分离,操作简单,不依赖酶反应,具有广泛的应用前景.该技术在病毒DNA、癌症的指标蛋白质等方面的应用已有文献报道,并有望成为一种常规的分子诊断工具.     

分子诊断技术的临床应用进展

分子诊断技术主要包括核酸分子杂交技术、核酸扩增技术、基因芯片技术、基因测序技术,已广泛应用于临床各科。比如在肿瘤疾病中应用荧光原位杂交技术(FISH)检测乳腺癌中HER-2基因扩增,应用基因芯片技术检测胃癌进程中基因拷贝数变化,应用高通量测序技术(HTS)检测肺癌中的EGFR基因突变;在遗传病中应用FISH技术针对唐氏综合征进行产前诊断,应用数字PCR技术进行无创产前筛查,应用HTS技术进行Hermansky-Pudlak综合征的诊断;在感染性疾病中应用RT-PCR试剂盒进行新冠肺炎的检测,应用基因芯片技术筛选抗生素抗性基因,应用HTS技术进行耐药基因的筛选等。本文主要介绍分子诊断技术在这三大类疾病领域的临床应用最新进展。     

环介导等温扩增技术作为基因快速诊断方法的研究与展望

环介导等温扩增技术(LAMP)是一种新型分子诊断技术,具有灵敏度高、反应快速等优点,且仅利用简单的恒温水浴设备即可实现对特异性靶基因的高效扩增,在分子诊断领域具有巨大潜力。近几年来LAMP技术在分子诊断领域的研究非常广泛,涉及细菌、病毒、寄生虫的检测及食品转基因成分检验等诸多方面,受到越来越多学者认可,有研究者认为其可作为PCR的替补技术应用于临床基因诊断工作中。然而由于目前该技术缺乏规范化且成熟配套的上下游技术措施,如快速简单的核酸抽提技术、完善的应用体系和方案、防止交叉污染的有效措施及小型便携的检测设备等,因此在现场即时诊断领域的推广应用较为缓慢。为发挥利用LAMP技术在快速基因诊断方面的优越性,科研人员针对LAMP技术开发应用存在的问题开展了大量研究工作。立足于临床基因快速诊断的技术需求,对影响LAMP技术应用的核酸物质的快速抽提、LAMP检测体系的优化完善、结果判定、假阳性结果的规避、结果确诊及现场诊断一体化平台设计应用等领域的发展现状、需要攻克的难点及未来的应用展望进行综述,以期为未来的研究和开发指明方向,促进LAMP技术的不断完善及临床推广应用。     

基因编辑技术在疾病诊断中的应用

对疾病进行准确的检测和诊断是疾病治疗的先决条件。分子诊断由于其灵敏、便捷、能够在较早窗口期开展筛查的特点,已经在疾病诊断中广泛应用。本文基于基因编辑技术在疾病诊断中的应用,一方面阐述了基因编辑技术在诊断中较为常见的工作原理,另一方面针对不同应用场景讨论了基因编辑在疾病诊断中的应用情况,包括大规模实验室检测与家用检测两种模式。通过理性设计和多学科工程化,基于基因编辑的分子检测平台会在疾病诊断领域产生更多突破性的应用和变革。     

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。     

综述与专论: 基于核酸适配体传感器的即时检测（POCT）技术

即时检测（point-of-care testing，POCT）是一种检测成本低、检测速度快、准确度高、能自我采样获得临床诊断结果的新型诊断技术。该技术在临床诊断、病情监控与疫情防控等领域发挥了重要作用。核酸适配体是一种能够特异性识别多种靶标的分子探针，具有易合成、批间差异小、易实现信号放大等突出优势，是生物医学传感器中重要的分子识别元件。本文概述了核酸适配体探针的现有筛选方法和进展，总结了核酸适配体POCT传感器信号放大策略，着重介绍了各类核酸适配体传感器在POCT领域的应用现状，并对核酸适配体POCT传感器的发展前景进行了展望。     

基于CRISPR的快速灵敏便捷分子检测

快速灵敏检测技术对疾病防控必不可少。特别是新冠疫情暴发以来,人们深刻认识到快速灵敏检测技术的重要性。近年来,以CRISPR/Cas为代表的基因编辑技术带来了生物技术革命性的进步。CRISPR的核酸检测技术因其快速、准确、灵敏、经济等特点,正在引发分子诊断革新,并已被成功应用于传染病、遗传病、肿瘤基因突变诊断,以及食品安全等领域。本文归纳了基于CRISPR的多种核酸检测体系及应用,并对未来CRISPR核酸检测发展趋势及结合人工智能的智能化检测进行了展望。     

基于信号放大技术的适体生物传感器研究进展

信号放大技术因其能实现低浓度分子检测,灵敏度高而在多个研究领域发展非常迅速。而适体作为识别分子已成功应用于多种生物传感器平台,在医疗诊断、环境检测、生化分析中显示出良好的应用前景。近年来,以适体为识别元件的生物传感器越来越受到人们的关注。综述了近3年来基于信号放大技术的适体生物传感器研究新发展。     

军事医学科学院生物芯片研究进展

生物芯片技术是20世纪末兴起的以微加工技术、化学和生物技术为依托的一项综合性高新技术,它是目前高新科技水平的代表之一.该技术根据分子间特异性相互作用的原理,将生命科学领域中不连续的分析过程集成于平方厘米大小的固相介质表面或液相介质中构建微分析系统,以实现对蛋白质和核酸等分子的准确、快速、高通量、平行化、自动化及大信息量的检测.基因芯片、蛋白质芯片、组织芯片和芯片实验室都属于生物芯片的范畴.与传统的检测技术相比,生物芯片具有准确、快速和高通量的优势.生物芯片根据其用途可分为实验室研究用和临床体外诊断用两大类.目前,生物芯片技术已广泛应用于疾病分子诊断、药物筛选、食品卫生安全、传染病预防控制、生物反恐和司法鉴定等领域.本文主要从疾病体外诊断的角度对生物芯片技术和产品进行综述.     

CRISPR技术在生物传感中的应用——胞内核酸成像、体外核酸检测与胞内DNA记录

核酸分子是生命的遗传物质和生命信息载体。如何观察细胞内外特定核酸序列,快速检测核酸序列和记录检测的细胞活动过程?这些在分子生物学领域重要的科学问题需要强有力的技术来解决。如今,在基因组编辑领域赫赫有名的CRISPR技术开始涉足上述领域。重点介绍CRISPR相关蛋白在生物传感方面的应用,包括细胞内特定基因组序列和RNA的成像、体外核酸快速检测以及细胞内DNA记录。核酸成像与核酸检测是将特定核酸序列的信息,通过CRISPR蛋白的参与转化为易检测的信号(如荧光);而DNA记录则是将细胞的代际或所接触的信号转化为细胞内DNA序列进行储存。这些新兴研究方向的开发和发展将大大促进CRISPR技术在基础科学、合成生物学、分子诊断等领域的应用。     

适配分子在分子识别中的作用

抗体是分子识别领域应用最广的一类分子,在临床治疗和诊断方面均发挥了巨大的作用,随着配体指数增强系统进化技术（SELEX）的发展,已经可能筛选出针对任何靶分子以高特异性、高亲和力结合的适配分子,在治疗和诊断的分子识别领域,它已经成为能够和抗体竞争的一类分子。     

新一代测序技术在临床检测中的应用

新一代测序技术在问世不到十年的时间里,大大推动了基因组学研究的发展。新一代测序技术因其高通量、快速、单碱基成本低等特点,自问世以来便广泛应用于生物学基础研究中。近年来,随着各种新测序平台和技术的成熟以及对基因组知识的积累,新一代测序技术在分子检测、临床诊断等应用研究领域也开始崭露头角。本文简要综述了新一代测序技术平台以及在肿瘤、遗传病、复杂性疾病等检测和诊断中的应用和前景。     

基于新型发光材料的荧光免疫吸附检测技术研究进展

摘要：荧光免疫吸附检测技术利用荧光物质标记识别分子,基于待测物与识别分子的特异性结合对待测物进行定性定量分析,具有操作简单、耗时少、成本低、稳定性好等优点。随着纳米材料的飞速发展及其在荧光免疫吸附检测技术中的广泛应用,该技术在生物检测的领域具有更加广阔的应用前景。本文介绍了量子点、碳点、稀土上转换纳米粒子、聚集诱导发光材料等新型发光材料的光学性能特点以及将其构建新型荧光免疫吸附检测平台,综述了近年来基于这些新型发光材料构建荧光免疫吸附检测平台对蛋白、核酸、病毒、细菌和小分子霉菌毒素等物质检测的研究进展,并讨论了该技术在未来的发展过程中需要解决的问题,包括进一步提高自动化水平争取实现实时检测,以及加快检测技术在诊断领域的临床转化等,希望本文的系统介绍可以助力高性能荧光免疫吸附检测技术的发展。     

分子诊断技术在乳腺癌检测中的最新进展

乳腺癌是一种严重危害女性健康的恶性肿瘤,对其致病基因的检测有助于肿瘤早期诊断、精准治疗及预后评估.本文总结了近年来乳腺癌相关的热点基因,并对相关基因的分子诊断技术、检测方法及应用进行了综述.首次评述了数字PCR方法用于乳腺癌分子检测的进展.全面对比不同分子诊断技术的差别与优缺点,为乳腺癌关键基因的检测提供指导建议与理论支持,并对未来发展趋势做出展望.     

MST技术在生命科学中的应用进展

在生命科学领域中,生物分子间的相互作用具有非常重要的作用。通过分子间相互作用分析不仅可阐明细胞生物学事件,而且为疾病发生机制和药物发现提供基础。MST技术是一种基于检测在温度梯度中的生物分子电泳迁移率的变化而检测生物分子间结合、解离过程,获取分子间相互作用的模式和动力学常数等方面信息的新技术,是近年来发展的研究生物分子相互作用的强有力工具,已广泛应用于生命科学领域研究。本文综述了MST的技术原理、分析方法及其在生命科学领域的应用进展。     

导读与评议(2017年第6期)

正精准医疗概念的提出开启了一个医学新时代,其实质包括精准诊断和精准治疗。张文宏课题组围绕结核病治疗中的精准医疗进行了阐述,涉及结核病的精准诊断,包括结核病的临床诊断及结核分枝杆菌的检测(分子检测及耐药检测技术等)、特殊人群的药理学参数与药物代谢相关的分子标记、针对病原体生命周期分子靶点的直接作用药物研发、通     

拉曼光谱技术在病原菌感染诊断中的应用进展

快速准确诊断感染性疾病病原体是遏制超级细菌传播和抗生素滥用的重要防线。目前,临床病原菌感染诊断十分依赖于培养手段,导致检测周期长达数日,不但影响了患者的及时诊治,还间接导致抗生素的滥用。拉曼光谱技术是一种无损、高灵敏的分子指纹图谱检测技术,近年来在生物学领域得到广泛应用,其具有的免培养、快速、高特异性、低成本等优点为病原菌感染的诊断提供了新方案。本文阐述了拉曼光谱技术的原理和特点,综述了其在病原菌鉴定和抗菌药物敏感性试验方面的应用进展。     

单分子免疫检测技术研究进展*

早诊断、早发现、早治疗是提升肿瘤患者生存率的主要手段。临床常用的免疫学检测方法如酶联免疫吸附法、化学发光法等,其检测灵敏度多限制在10^-14~10^-12 mol/L,无法满足早期诊断的需求。单分子免疫检测法,可将待检测分子限制在极小空间范围内(nL以下),对检测信号进行绝对计数,从而实现痕量(可达10^-18 mol/L)标志物的检测。这一超高灵敏度技术实现的关键在于将检测范围限制在极小体积内。经过数十年发展,不论是物理隔离还是利用纳米孔,抑或通过改进显微镜性能,均可在极小体积内(10^-21 L)对信号进行检测。目前基于微阵列的SimoA检测系统已成为单分子免疫检测的金标准,Quanterix公司基于此开发的HD-1分析仪已进入市场应用。基于微液滴的单分子免疫检测技术主要限于实验室,但具有床旁检测的优势。重点介绍了基于物理隔离形式如微阵列和微液滴的单分子免疫检测进展,为进一步开发超高灵敏度检测方法并促进未来临床应用提供理论基础。     

荧光单分子检测技术在生命科学中的应用

荧光单分子检测技术是用荧光标记来显示和追踪单个分子的构象变化、动力学,单分子之间的相互作用以及单分子操纵的研究。过去对于生命科学分子机制的研究,都是对分子群体进行研究,然后平均化来进行单分子估测。因此,单个分子的动态性和独立性也被平均化掉而无法表现出来。荧光单分子检测技术真正实现了对单个分子的实时观测,将过去被平均化并隐藏在群体测量中不能获得的信息显示出来。近几年来,荧光单分子检测技术的飞速发展,为生命科学的发展,开辟了全新的研究领域。现就荧光单分子检测技术在研究动力蛋白、DNA转录、酶反应、蛋白质动态性和细胞信号转导方面的应用进展作一综述。