傳染病檢測有兩種方式:檢測病原體或者檢測人體為了抵抗病原體而產(chǎn)生的抗體。其中病原體檢測可通過抗原檢測或者核酸檢測方法進(jìn)行,在COVID-19全球范圍內(nèi)爆發(fā)傳播后,基于分子水平的核酸檢測技術(shù)逐漸成為病原體檢測的重要手段。目前,用于病原體檢測的主流技術(shù)有哪些?一起來看看!
熒光定量RT-PCR技術(shù)
熒光定量RT-PCR技術(shù)是將提取出的病毒RNA逆轉(zhuǎn)錄成cDNA,然后對合成的cDNA進(jìn)行擴(kuò)增,再利用熒光探針檢測擴(kuò)增產(chǎn)物,通過擴(kuò)增產(chǎn)物中的熒光信號來判斷樣本中是否含有病毒序列。熒光定量RT-PCR技術(shù)是世界各國疾控中心(CDC)采用的金標(biāo)準(zhǔn),可以檢測患者樣本中微小病原體,是傳染病病毒傳播早期診斷的主要方法。
圖1 RT-PCR檢測流程圖
逆轉(zhuǎn)錄等溫擴(kuò)增技術(shù)
逆轉(zhuǎn)錄等溫擴(kuò)增技術(shù)是在恒定溫度下,通過添加不同活性的酶和各自特異性的引物來達(dá)到快速擴(kuò)增核酸的目的。等溫擴(kuò)增技術(shù)近年來發(fā)展迅速,擺脫了對熱循環(huán)儀的依賴,在現(xiàn)場診斷方面顯示出較強(qiáng)的優(yōu)越性。目前主流的技術(shù)有環(huán)介導(dǎo)等溫擴(kuò)增(Loop-mediated isothermal amplication,LAMP)、連置換擴(kuò)增(strand displacement amplification,SDA)、滾環(huán)核酸擴(kuò)增技術(shù)(rolling cricle amplification)、依賴核酸序列擴(kuò)增技術(shù)(nucleicacid sequence-based amplification,NASBA)。LAMP具有高度特異性,識別DNA/RNA靶標(biāo)特定位置可高達(dá)8個,也被稱為“八倍鏡”,它是眾多等溫擴(kuò)增技術(shù)中研究和應(yīng)用較為成熟的,在及時檢測POCT(Point of Care Testing)中發(fā)揮重大作用。NASBA是一種簡單的等溫信號放大法,在監(jiān)測和控制動物疾病傳播方面廣泛應(yīng)用。
圖2 依賴核酸序列擴(kuò)增技術(shù)(NASBA)檢測SARS-CoV-2病毒流程圖
NGS測序法
NGS測序法常用的原理是橋式PCR擴(kuò)增,通過模板DNA分子的化學(xué)修飾,將其錨定在納米孔或者微載體芯片上,利用堿基互補(bǔ)配對原則,通過采集熒光標(biāo)記信號或化學(xué)反應(yīng)信號,實(shí)現(xiàn)堿基序列的解讀。NGS一次性可完成幾十萬至幾百萬條序列的測定,可在基因組水平對未知病毒進(jìn)行從頭測序,獲得病原體的基因序列。與RT-PCR相比,NGS可以提供更多的病毒序列和分型信息,是識別未知病原體的有力工具。
圖3 NGS測序法檢測病毒流程圖
CRISPR檢測法
CRISPR檢測法的診斷機(jī)制與基因編輯相似,在sgRNA的引導(dǎo)下,CRISPR-Cas蛋白識別靶標(biāo)序列后,Cas12a、Cas13a和Cas14a內(nèi)切酶被激活,對靶標(biāo)核酸進(jìn)行切割,產(chǎn)生熒光信號,達(dá)到檢測目的。相對于qPCR等溫擴(kuò)增技術(shù)而言,CRIPSR檢測技術(shù)采取等溫擴(kuò)增與Cas酶的反式切割結(jié)合的方法進(jìn)行檢測,借助sgRNA的特異性識別,即提高等溫擴(kuò)增后的特異性,又實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場快速檢測(POCT)。CRISPR診斷方法被稱為下一代分子診斷技術(shù),有望引起體外診斷領(lǐng)域的新變革。
圖4 CRISPR-Cas12a系統(tǒng)檢測病毒流程圖
如何選擇檢測方法?
泓迅生物
引物探針設(shè)計(jì)與合成
無論選擇哪種檢測方法,都離不開核心原材料引物探針,高質(zhì)量的特異性引物探針可大大提高實(shí)驗(yàn)效率、檢測準(zhǔn)確性。泓迅生物為您提供高質(zhì)量引物探針設(shè)計(jì)與合成!精準(zhǔn)的引物探針設(shè)計(jì),先進(jìn)的制造工藝和高效的交付周期,助您迅速開展病原體檢測。我們提供qPCR探針、FISH探針、分子信標(biāo)探針、NGS等不同類型的核酸探針,還可為您提供定制化引物探針設(shè)計(jì)與合成服務(wù),滿足您在分子診斷領(lǐng)域的各種應(yīng)用需求。
圖5三種探針示意圖
泓迅案例
引物合成是由單個堿基順次連接合成。每處堿基的合成需要完成脫保護(hù)、縮合連接、乙酰化封閉、氧化穩(wěn)定四個步驟,加之化學(xué)反應(yīng)自身的效率問題,最終會導(dǎo)致引物產(chǎn)物無法達(dá)到100%的純度。所以,化學(xué)合成的效率直接影響粗產(chǎn)物的純度,同時也限制了合成引物的長度(一般超過150nt的引物推薦使用基因合成或其它分子生物學(xué)的方法制備)。
泓迅生物升級純化工藝,優(yōu)化試劑配比,最大限度的分離小分子熒光、失敗的小分子片段和目標(biāo)產(chǎn)物,我們的引物探針產(chǎn)品純化效果優(yōu)于市場平均水平,最高純度可達(dá)98%。
常規(guī)純化后的探針產(chǎn)物 | 泓迅升級純化工藝后的探針產(chǎn)物 |
質(zhì)檢結(jié)果顯示,泓迅生物制備的高質(zhì)量探針,MS檢測于理論分子量相同且無N±峰,HPLC檢測純度高達(dá)98%以上,熒光全波長掃描與對應(yīng)參數(shù)一致。
References
【1】Hu WS, Hughes SH. HIV-1 Reverse Transcription. Cold Spring Harb Perspect Med. 2012 Oct 1;2(10):a006882. doi: 10.1101/cshperspect.
【2】Sun Y, Yu L, Liu C, Ye S, Chen W, Li D, Huang W. One-tube SARS-CoV-2 Detection Platform Based on RT-RPA and CRISPR/Cas12a. J Transl Med. 2021 Feb 16;19(1):74. doi: 10.1186/s12967-021-02741-5.
【3】Kia V, Tafti A, Paryan M, Mohammadi-Yeganeh S. Evaluation of Real-time NASBA Assay for the Detection of SARS-CoV-2 Compared with Real-time PCR. Ir J Med Sci. 2022 Jun 6;1–7. doi: 10.1007/s11845-022-03046-2
【4】Deurenberg RH, Bathoorn E, Chlebowicz MA, etc. Application of Next Generation Sequencing in Clinical Microbiology and Infection Prevention. J Biotechnol. 2017 Feb 10;243:16-24. doi: 10.1016/j.
【5】Soroka M, Wasowicz B, Rymaszewska A. Loop-Mediated Isothermal Amplification (LAMP): The Better Sibling of PCR? Cells. 2021 Jul 29;10(8):1931. doi: 10.3390/cells10081931.
【6】 Nowrousian M. Next-generation Sequencing Techniques for Eukaryotic Microorganisms: Sequencing-based Solutions to Biological Problems. Eukaryot Cell. 2010 Sep;9(9):1300-10. doi: 10.1128/EC.00123-10.
【7】 Ortiz-Cartagena C, Fernández-García L, Blasco L, etc. Reverse Transcription-Loop-Mediated Isothermal Amplification-CRISPR-Cas13a Technology as a Promising Diagnostic Tool for SARS-CoV-2. Microbiol Spectr. 2022 Sep 28:e0239822. doi: 10.1128/spectrum.02398-22.