Angew(angewandte chemie international)

近日,中国科学院长春应用化学研究所杜衍研究员和麦克马斯特大学李应福教授团队利用1)简单、快速、强大的环介导等温度扩展(loop-mediatedisothermalamplification,LAMP)技术,2)特异性高的立足点介导核酸链置换技术(toeholdmediatedstranddisplacement)、3)滚环扩增反应(rollingcircleamplification,RCA)制备的微米级DNA纳米花(DNANF)结构,以及4)1:1单价偶联蛋白质核酸(hCG-DNA)标记技术,基于商品化验孕试纸合作建设(PTS)免分离,一步核酸检测新技术。

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现场即时检测(point-of-care testing,POCT)它是在采样现场进行的一种新方法,利用便携式设备和配套试剂快速获得检测结果。它具有便携、成本低、样品量少等优点,对传染病和人类疾病的快速诊断尤为重要。近年来,利用现有的便携式设备检测核酸、蛋白质和小分子受到了研究人员的广泛关注。例如,使用血糖仪检测功能核酸作为识别元件DNA、温度计检测可卡因、验孕纸条检测病毒基因等。然而,实现这些测试的共同点是:1)需要使用特殊的基础来产生信号;或者2)需要使用磁球和其他材料来分离反应产物。因此,这些方法不利于终端的便携式诊断。

近日,中国科学院长春应用化学研究所杜衍研究员和麦克马斯特大学李应福教授团队利用1)简单、快速、强大的环介导等温度扩展(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)技术,2)特异性高的立足点介导核酸链置换技术(toehold mediated strand displacement)、3)滚环扩增反应(rolling circle amplification,RCA)制备的微米级DNA纳米花(DNA NF)结构,以及4)1 :1单价偶联蛋白质核酸(hCG-DNA)标记技术,基于商品化验孕试纸合作建设(PTS)免分离,一步核酸检测新技术。作者将治疗乙肝病毒(HBV)拉米夫定的药物(LAM)和恩替卡韦(ETV)与单碱基突变位点相关的单碱基突变位点rtL180M作为靶基因,设计了特异性hCG-DNA三通探针(L180M-3wj)并固定于DNA NF基底上。由于DNA NF侧向分析纸上不流动的特性,使其不能在侧向分析纸上流动PTS上流产生信号;当正确的基因扩增产物存在时,L180M-3wj在探针中,标记hCG的P1链被释放,从而在PTS产生阳性信号。

该方法具有以下优点:1)灵敏度高,可检测低至2拷贝/微升的基因;2)特异性好,能高度区分HBV野生基因(rtWT)与rtL180M耐药突变基因;3)可实现临床样本的检测,其结果与荧光法、直接测序法的检测结果一致,证明了该方法的可靠性;4)通过对方L180M-3wj-DNA NF冷冻干燥后室温储存的稳定性和溶液状态下的探针4 ℃对存储稳定性的调查表明,探针的活性在一个月后仍保持在原来的82.3%和87.6%的活性。这是首次将PTS、LAMP、链置换技术与DNA NF结合起来,构建了一种简单、免分离的信号开核酸检测新方法DNA NF与L180M-3wj高效杂交LAMP扩增产物对hCG-P1的有效置换。这是首次将PTS、LAMP、链置换技术与DNA NF结合起来,构建了一种简单、免分离的信号开核酸检测新方法DNA NF与L180M-3wj高效杂交LAMP扩增产物对hCG-P1的有效置换。鉴于其广泛性,该平台可用于检测与人类疾病相关的各种病原体和遗传变异。

图1 (A) LAMP扩大产品示意图; (B) L180M-3wj与LAMP扩大产物反应示意图; (C) 用于商品化验孕试纸DNA NF辅助的HBV耐药突变基因一步诊断示意图

图2 验孕试纸对rtL180M和rtWT扩增产物在(A) 缓冲液、(B) 5%血清反应;(C) 验孕试纸、(D) 荧光法对无模板阴性对照和四个临床样本的响应

图3 (A) 冻干的L180M-3wj-DNA NF在室温下储存不同时间后,对0或1 nM响应合成目标序列; (B) 对(A)中试纸条强度的定量; (C) L180M-3wj-NF溶液在4°C储存一个月后,是的rtL180M扩增产物的响应; (D) 对(C)中试纸条强度的定量

论文信息:

A DNA Nanoflower Assisted Separation-free Nucleic Acid Detection Platform with Commercial Pregnancy Test Strip

Lijuan Qi, Meiting Yang, Dingran Chang, Wenjing Zhao, Sicai Zhang, Yan Du, Yingfu Li

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202108827

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德国应用化学(Angewandte Chemie)它成立于1888年,是德国化学学会(GDCh)官方期刊并由Wiley–VCH出版。《德国应用化学》作为化学领域的权威期刊,涵盖了化学研究的各个领域,包括新闻、综述、观点、通讯、研究论文等。

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