在错综复杂的医疗保健领域,答案往往隐藏在最微小的细节中,分子诊断,尤其是护理点诊断,已成为改善医疗保健服务的关键。其中,等温扩增技术因其与 PCR 不相上下的灵敏度和特异性而广受欢迎。
什么是等温扩增?
DNA/RNA 扩增是分子诊断中的一项基本技术,能够检测和扩增特定的 DNA 序列。其中一种 DNA 扩增方法称为等温扩增,它能在单一温度条件下快速、稳定地扩增 DNA 或 RNA,而无需使用复杂设备进行热循环。等温扩增的概念始于 20 世纪 90 年代初的自持序列复制(3SR)1技术,随后很快出现了基于核酸序列的扩增(NASBA)3 、链置换扩增(SDA)3 、转录介导扩增(TMA)4和环路介导等温扩增(LAMP)5 等技术。
等温扩增方法的特性
等温扩增技术用途广泛,可用于疾病、环境监测和食品安全等方面的床旁检测(POC)。现有几种等温扩增方法,每种方法都有独特的机制和特点,选择最佳方法取决于最终应用等多种因素。
等温扩增的类型
灯
LAMP 是一种广泛使用的等温扩增技术,它利用 DNA 聚合酶和一组四至六种引物,特异性地识别目标 DNA 序列中的多个区域,从而形成干环 DNA 结构。这些结构可作为连续 DNA 合成的模板,实现快速指数扩增。随着扩增的进行,焦磷酸镁作为副产物开始积累,并导致浑浊或出现肉眼可观察到的白色沉淀。LAMP 因其特异性高、扩增迅速(30 分钟至 1 小时内)以及对血液、唾液和环境样本等复杂样本中常见抑制剂的耐受性强而备受推崇。
美国国家会计师协会
NASBA 是一种等温核酸扩增技术,主要用于 RNA 扩增。这种技术尤其适用于病毒载量定量、基因表达分析和基于 RNA 的病原体检测等应用。NASBA 利用两种引物(称为 “有义 “和 “反义 “引物)与目标 RNA 序列杂交,并通过反转录酶生成 DNA 的互补链(cDNA),然后以此为模板合成多个 RNA 副本。新的 RNA 链和 cDNA 模板通过变性和再变性分离并重新连接。这一过程在反转录(产生更多的 cDNA)、RNA 合成和指数 RNA 扩增的循环中重复进行。NASBA 具有快速扩增、灵敏度高、特异性强等优点,可提供有关初始 RNA 浓度的定量数据,因此在临床病毒学的病毒载量定量等应用中非常有价值。
为什么等温扩增在 POC 中如此重要?
在护理点环境中,医疗服务提供者必须迅速做出决定,诊断检测越灵敏、准确和快速,他们就能越快地评估病人的病情、确定最合适的行动方案并开始治疗。传统上,基于 PCR 的分子诊断是在实验室环境中进行的,因为检测需要训练有素的人员、专用设备和受控环境,以减少污染的可能性。LAMP 和 NASBA 等等等温扩增方法的发展扩大了在传统实验室环境之外进行分子诊断的可能性,将诊所、现场甚至家庭都包括在内,使分子诊断更接近病人护理点。
Meridian 等温扩增解决方案
随着等温扩增技术的普及,Meridian 已成为 LAMP 和 NASBA 应用试剂创新的领导者。在 LAMP 方面,Meridian 提供用于血液、唾液和粪便的 Specimen-specific™ 母液,这些母液可冻干,含有冷冻干燥所需的所有辅料。对于 NASBA,Meridian 提供全套酶鸡尾酒,包括不含甘油的 T7 RNA 聚合酶、RNase H 和禽骨髓母细胞病逆转录酶 (AMV-RT)。要了解有关等温技术的更多信息,请收听我们的网络研讨会:”低成本、高灵敏度、单温扩增是分子床旁检测的未来吗?
参考资料
- Guatelli J.C.等人,1990 年。以逆转录病毒复制为模型的多酶反应对核酸的等温体外扩增。PNAS.87(5):1874-1878.
- Compton J. 1991.基于核酸序列的扩增。Nature.350(6313):91-92.
- Walker G.T.,et al.限制酶/DNA 聚合酶系统对 DNA 的等温体外扩增。PNAS.89(1):392-396.
- Kacian D.L. & Fultz T.J. 1995.核酸序列扩增方法。3(13):569.
- Notomi T.,et al.环路介导的 DNA 等温扩增。NAR.28(12):E63.
等温扩增混合物和酶 | Meridian Bioscience - Torres C.,et al.LAVA: an open-source approach to designing LAMP (loop-mediated isothermal amplification) DNA signatures.BMC 生物信息学。 12: 240. doi:10.1186/1471-2105-12-240.PMC 3213686.PMID 21679460.