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基因组片断分析时间缩短到3分钟

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2012/08/30

中国科技网讯据物理学家组织网8月29日（北京时间）报道，美国能源部劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）研究人员最近开发出一种核酸（DNA和RNA）快速扩增技术，使聚合酶链式反应（PCR）的速度大大加快，可在3分钟内将基因组片段扩增10亿倍，迅速识别出病原菌。疾病快速诊断有望很快成为现实。相关论文发表在最近出版的《分析师》杂志上。

PCR技术能让研究人员把一段DNA或RNA复制上百万副本，然后用于基因组测序、基因分析、遗传病诊断、亲子鉴定、法庭鉴定、确定疾病感染等。该过程一般需要1小时到几天时间。然而，快速诊断、应急反应或传染病监控往往要求PCR技术缩短到几分钟。

领导这项研究的工程师雷金纳德·比尔和同事克服酶动力学和热动力学方面的限制，用多孔材料和绝热薄膜制造出一种设备，实现了极速热循环，能每秒钟加热或制冷45℃，一次热循环不超过2.5秒。比尔特别指出：“这种设备的独特之处还在于，它制冷的速度和加热一样快。”

开发出这种设备后，比尔和同事从10种商用酶中选出了2种，这2种酶的链式反应速度非常快，将一些参数略作调整，就能使反应更快。

他们用一种肠杆菌属的细菌测试了新的PCR设备迅速扩增DNA片段的能力，然后用一段严重急性呼吸道综合征（SARS）DNA片段演示了设备处理威胁公共健康病毒方面的效果。该设备完成对目标DNA30个周期（10亿倍）的PCR扩增，用时仅为2分18秒。

目前，研究小组正在开发一种实时探测设备。按照他们的设想，将来一台PCR仪器就能完成整个测试，从样本到结果只需10分钟。市场对这种设备的需求将是巨大的，除传统的公共卫生和医疗研究领域，一台简单实用的实时PCR设备在养殖、农业以及食品加工行业都非常有用，可用来保障食品安全。（记者常丽君）

总编辑圈点

随着人类基因组逐渐被破译，一张生命之图将被绘就，我们对人类自身的了解也会迈上新的台阶，很多疾病的病因将被揭开，药物就会设计得更好，治疗方案也能“对因下药”，生活起居、饮食习惯有可能根据基因情况进行调整，人类的整体健康状况将会提高。然而，病来如山倒，为了尽快找到病因，疾病的快速诊断就显得异常重要。而文中提到的技术，可在三分钟内识别病原菌，无疑为很多急症患者的生存争取了宝贵的时间。

《科技日报》（2012-8-30 一版）

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