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目的 1.建立一种能集核酸提取、扩增和检测为一体的微流控芯片装置。 2.设计出一组具有高特异性和高敏感性的环介导等温扩增(LAMP)引物。 3.基因检测在肺癌个体化医疗中的作用越来越受到重视,尤为值得关注的是EGFR基因突变的检测。我们希望综合利用等位基因特异性扩增、环介导等温扩增(LAMP,65℃)和玻璃粉吸附核酸的方法,研制一个使用简易、方便携带、快速、高特异性和敏感性的基因突变检测微流控芯片(microfluidic chip)结合筛选出来的一组引物来检测表皮生长因子受体(EGFR)的突变情况。 对象与方法 1.利用FreeHand矢量绘图软件绘制出设计出的能集核酸提取、扩增和检测为一体的微流控芯片装置。 2.利用从中国科学院上海生科院细胞中心获取的H-1975细胞系(含有EGFR L858R点突变)和A-549细胞系(不含有相关EGFR突变)作为筛选环介导等温扩增(LAMP)特异、敏感引物的底物。 3.结合利用微流控芯片的可设计性,设计了间距50μm微缝隙,阻止吸附核酸的玻璃粉流出反应室,同时设计气囊和不同容纳小室,挤压气囊盛放等温扩增缓冲液。在本芯片结构上,对两种细胞株(EGFR L858R阳性基因突变细胞株H1975和相应阴性未突变细胞株A549)的DNA提取物进行等位基因LAMP引物的特异性和敏感性验证;并且利用钙黄绿素与LAMP副产物焦磷酸镁反应显绿色的现象,直接肉眼就看到突变的样本变为绿色,未突变的还保持黄色。并利用这个芯片体系对临床病理标本进行EGFR基因突变检测。 结果 1.设计制作出的微流控芯片装置在预先加入能吸附核酸的玻璃粉和环介导等温扩增(LAMP)缓冲液和显色剂前提下,能很好的键合。并且玻璃粉吸附核酸、LAMP扩增和钙黄绿素结合焦磷酸镁显色的能力能很好地使基因的提取、扩增和检测集为一体。 2.微流控芯片的微缝隙可以成功阻止吸附了DNA的玻璃粉流出反应室,使得提取组织、细胞的DNA变得快速方便而不需要离心机等任何大型仪器。另一方面,微流控芯片的设计将LAMP反应缓冲液和显色液预先加载在芯片小室中,并利用气囊挤压的优势,在检测时可一次性将缓冲液加入到反应室,避免了LAMP易污染的问题。筛选出的等位基因特异性LAMP引物可以在25分钟内高特异性、高敏感性地扩增出有EGFR L858R点突变的靶序列的样本,并利用预先加入的钙黄绿素肉眼可见地检测出突变样本。最后在98例肺癌患者中成功检测出5例有EGFR L858R突变的肺腺癌患者样本。 结论 随着个体化医疗在全世界范围的逐步展开,报道了许多检测肺癌EGFR基因突变的方法,这些方法有基于PCR的、基于测序的、基于探针的等等,这其中有些方法比直接测序法更准确,但是都需要借助大型仪器进行检测(PCR仪、电泳仪、荧光显微镜等)也需要消耗大量时间。我们展示的微流控装置可以快速、特异、敏感的检测出基因突变,而且经济效益高,方便使用也方便发放给使用者,符合WHO提出的诊断检测装置的要求,对基因突变筛查有非常好的应用前景。 在芯片键合过程中遇到的已经承载液体(LAMP扩增缓冲液)的芯片不容易键合的问题,我们巧妙地设计出上层芯片小室直径大于下层含有液体的芯片直径,上层小室直径大于下层小室直径0.5mm,从而解决这一键合难的问题。