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動(dòng)衛(wèi)所在傳染病新型分子現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展
近日，動(dòng)衛(wèi)所聯(lián)合華南農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位在國(guó)際傳感器領(lǐng)域權(quán)威期刊Sensors and Actuators B: Chemical（中科院1區(qū)，TOP期刊，IF：9.221）上發(fā)表題目為“A novel linear displacement isothermal amplification with strand displacement probes (LDIA-SD) in a pocket-size device for point-of-care testing of infectious diseases”的研究論文（鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36589905/）。動(dòng)衛(wèi)所為論文第一署名單位，我院家禽重要疫病防控杰出團(tuán)隊(duì)廖明教授和華南農(nóng)業(yè)大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院張建民副教授為論文共同通訊作者，動(dòng)衛(wèi)所勾紅潮副研究員、華南農(nóng)大在讀博士研究生林琦杰、動(dòng)衛(wèi)所沈海燕副研究員為論文共同第一作者。
精準(zhǔn)分子診斷是預(yù)防和控制重大傳染病的關(guān)鍵，“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和“十四五”全國(guó)畜牧獸醫(yī)行業(yè)發(fā)展規(guī)劃也明確指出：以“一體化、高通量、現(xiàn)場(chǎng)化、高精度”為方向發(fā)展新型智能檢測(cè)技術(shù)。目前基于PCR擴(kuò)增原理的分子檢測(cè)技術(shù)已在傳染病診斷中得到廣泛應(yīng)用，但該技術(shù)需精密儀器和專(zhuān)業(yè)操作人員，很難在現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)(POCT，point-of-care testing)中得到應(yīng)用。與傳統(tǒng)的PCR技術(shù)相比，恒溫?cái)U(kuò)增技術(shù)在POCT檢測(cè)領(lǐng)域展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，但是反應(yīng)原理復(fù)雜、靶基因兼容性低和小型化設(shè)備缺乏成為POCT分子檢測(cè)領(lǐng)域的國(guó)際難題。
該研究提出了基于線性鏈置換的恒溫?cái)U(kuò)增原理和掌式設(shè)備的一站式解決方案，通過(guò)深入研究恒溫?cái)U(kuò)增的原理，發(fā)現(xiàn)線性引物組合可有效啟動(dòng)恒溫?cái)U(kuò)增反應(yīng)，證實(shí)了線性鏈置換恒溫?cái)U(kuò)增檢測(cè)方法（LDIA，linear displacement isothermal amplification）的反應(yīng)原理，優(yōu)化得到了該方法的反應(yīng)體系。通過(guò)分析LDIA方法對(duì)不同GC含量DNA的檢測(cè)能力，測(cè)試了該方法對(duì)不同靶基因的兼容性。該研究進(jìn)一步探索出以鏈置換探針（SD, strand displacement probes）為基礎(chǔ)的探針?lè)ň€性鏈置換恒溫?cái)U(kuò)增檢測(cè)技術(shù)（LDIA-SD），增強(qiáng)了反應(yīng)特異性，最低敏感性可達(dá)100拷貝。同時(shí)，該研究開(kāi)發(fā)了一體化智能檢測(cè)設(shè)備與檢測(cè)軟件，集成恒溫加熱、熒光監(jiān)測(cè)為一體，實(shí)現(xiàn)了LDIA-SD技術(shù)的一站式應(yīng)用，檢測(cè)結(jié)果可利用智能手機(jī)進(jìn)行自動(dòng)分析與云端傳輸，對(duì)于傳染病監(jiān)測(cè)預(yù)警具有重要意義。
圖1 LDIA方法的反應(yīng)原理
圖2掌式設(shè)備示意圖和檢測(cè)結(jié)果
該研究突破了傳統(tǒng)的“恒溫?cái)U(kuò)增需特殊引物結(jié)構(gòu)”認(rèn)知，創(chuàng)建的LDIA-SD技術(shù)反應(yīng)原理簡(jiǎn)單、引物設(shè)計(jì)便捷、用戶使用環(huán)境友好，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程可在1小時(shí)完成，可現(xiàn)場(chǎng)或居家操作，在傳染病現(xiàn)場(chǎng)分子快速檢測(cè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
圖3 LDIA-SD技術(shù)的工作流程
該研究獲得了“十四五”廣東省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新十大主攻方向“揭榜掛帥”項(xiàng)目（2022SDZG02）、院 “領(lǐng)軍人才”引進(jìn)項(xiàng)目（R2020PY-JC001）、院協(xié)同創(chuàng)新中心項(xiàng)目（XTXM202202）、院“優(yōu)秀博士人”人才引進(jìn)和“青年研究員”人才培養(yǎng)項(xiàng)目（R2017YJ-YB2005和R2021PY-QY006）、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室茂名分中心科研啟動(dòng)項(xiàng)目（2021TDQD002）、國(guó)家肉雞產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（CARS-41-G10）、沃爾瑪基金（SA1703162和61626817）等資助。
