基于纤维素纸提取和对流PCR的核酸快速检测系统的建立

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即时检测(Point of care testing,POCT)是体外诊断产业领域延伸出来的应用于现场快速检测的新方法,因其具有检测快速、便携方便、操作简单等优势得到了迅猛发展;核酸检测方法灵敏度高,特异性强,广泛用于疾病的早期诊断等领域。核酸的POCT式检测技术近年来发展迅速,如基于微流控技术的核酸提取、扩增与检测一体化的芯片高度整合了核酸检测全过程,能够在短时间内高效地实现核酸的自动检测与结果分析,但微流控芯片仍基于传统核酸检测方法,导致芯片和仪器设计复杂,研发和加工的成本相对较高。核酸检测的主要步骤一般包括核酸提取、扩增和产物分析。核酸提取作为其中的首要环节和重要基础,在生物学和医学的诸多领域中发挥着重要作用。常用的提取方法有碱裂解法、酚氯仿抽提法等。商品化的核酸提取方法如磁珠法和柱提法往往需要多次离心或震荡混匀等步骤。由于这些从生物样品中提取核酸所需的方法均相对繁琐,耗时长,且依赖于大型仪器设备,因此其在实验室环境之外的使用受到限制。随着核酸即时检测技术的快速发展,将上述的方法应用于核酸现场快速检测中面临着巨大的挑战。临床上核酸扩增与产物分析通常进行整合,以简化操作步骤、避免污染。实时荧光定量 PCR(Quantitative Real-time Polymerase Chain Reaction,qPCR)是目前最常用的核酸扩增与产物分析方法之一。然而,由于专业的实验室空间、训练有素的工作人员、较长的检测时间和贵重设备的需要,qPCR不适合现场检测,限制了其在资源有限地区的推广及应用。因此,本文围绕上述问题将开展以下研究:1.建立了一种基于纤维素纸的核酸快速提取方法。纤维素纸可在短时间内快速捕获核酸而无需使用任何电器设备。在本研究中,设计了一种易于使用的纸基提取装置来进行核酸提取;确定了装置的基本参数,优化了用于纸基核酸提取的试剂和操作步骤。最终纸基核酸提取法在鼻咽拭子标本的提取中与商品化的核酸提取纯化试剂盒提取效果相当,提取灵敏度可达0.01 TCID50/mL,而且操作更简单、耗时更短,能够满足科学研究及现场检测等领域的需要。2.建立了基于荧光对流PCR的定量检测体系。荧光对流PCR弥补了传统荧光定量检测时间长、设备昂贵,对实验室环境和专业人员要求高等不足,有利于核酸即时检测的推广。本研究在实验室前期基础上建立了呼吸道合胞病毒的检测体系,并通过对仪器温度、扩增体系等的优化,最终检测下限可达5 copies/test,与其他呼吸道感染病原体无交叉反应。3.建立了基于纤维素纸和荧光对流PCR的核酸快速检测系统。纸基提取与荧光对流PCR是实现核酸即时检测的理想方法,具有操作简单、检测时间短、仪器便携等优点。本研究通过将两者进行整合,综合其优势,建立了完整的核酸快速检测系统,其检测灵敏度可达0.01 TCID50/mL。通过对100份临床标本的初步评价,本研究建立的核酸快速检测系统与参比方法相比,阳性符合率和阴性符合率均为100%。总之,本研究开发了一种提取高效、扩增快速,便于商业化生产的核酸快速检测系统。这种基于纤维素纸和荧光对流PCR的核酸快速检测方法,不仅从方法学上对核酸检测进行了优化,解决了核酸检测步骤繁琐、依赖大型仪器设备、检测时间长,难以实现即时检测的问题,而且检测灵敏度与传统核酸检测方法一致。本研究的成果有利于核酸检测技术在资源有限地区的开展。
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