恒温检测技术

p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px " span style=" text-indent: 2em " 在近日召开的国务院联防联控机制新闻发布会上，中国工程院院士、清华大学医学院讲席教授程京介绍了一款基于恒温扩增芯片技术、一次能对6种呼吸道病毒进行快速检测的试剂盒。 /span span style=" text-indent: 2em " & nbsp /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 585px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/2184a4fc-0506-4778-9ee7-271a66c821bc.jpg" title=" 程京院士.png" alt=" 程京院士.png" width=" 500" height=" 585" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px " 这款新型检测试剂盒具有2大优点：能对对6种呼吸道常见病毒进行一并检测；检测速度快，在1.5个小时就能完成所有检测。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 397px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/10e81520-0028-44c9-9891-eedb826f1a53.jpg" title=" 微流控芯片.png" alt=" 微流控芯片.png" width=" 600" height=" 397" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px " 临床应用方面，这款新型检测试剂可以非常好地帮助临床医务人员做出鉴别诊断，迅速区分哪些人是新冠病毒感染者，哪些是其他病毒感染者，把合并感染、交叉感染的情况加以区分& nbsp 。 /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px " 截至目前，国家药品监督管理局共应急批准17个新冠病毒检测产品，其中新冠病毒核酸检测试剂11个，抗体检测试剂6个。在核酸检测产品中，9款核酸检测试剂盒均基于荧光定量PCR法。而程京院士团队合作研发的这款新冠病毒检测试剂盒为名单中唯一上榜的基于恒温扩增芯片法的试剂盒产品。 span style=" text-indent: 2em " & nbsp /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 304px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/4e92bcbf-87d2-4dd1-888b-e00656870e92.jpg" title=" 国家药监局批准可以临床使用的新冠病毒检测试剂产品.png" alt=" 国家药监局批准可以临床使用的新冠病毒检测试剂产品.png" width=" 600" height=" 304" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px text-align: center " 国家药监局批准可以临床使用的新冠病毒检测试剂产品 /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px " 荧光定量PCR技术想必大家并不陌生，那什么是恒温扩增技术？和荧光定量PCR相比又有哪些优势？ /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px " 大家知道，核酸扩增是核酸分子诊断的关键技术。 strong 根据核酸扩增反应中温度变化要求，可以将核酸扩增技术分为两大类：一类是PCR核酸扩增技术，另一类是核酸恒温扩增技术 /strong 。PCR技术是指通过控制温度的变化来实现DNA扩增的三个步骤：模板变性（如95℃）－引物杂交（如58℃）－DNA合成（如72℃）。这种温度变化的循环重复（如重复35次）过程通常由精密而复杂的仪器（PCR仪）来控制。核酸恒温扩增技术（Nucleic Acid Isothermal Amplification，NAIA）则是扩增反应的全过程均在同一温度下进行，不须像PCR反应那样需要经历几十个温度变化的循环过程。这一特点使得它们对扩增所需仪器的要求大大简化，反应时间大大缩短，因而具有巨大的应用价值，成为分子诊断行业发展中的热点。 /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px " 恒温扩增技术是继PCR技术后发展起来的一门新型的体外核酸扩增技术。 strong 目前主要的恒温扩增技术有：滚环核酸扩增、环介导等温扩增、链替代扩增、依赖核酸序列扩增和解链酶扩增。 /strong /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px " strong 滚环核酸扩增 /strong （rolling circleamolification, RCA）是通过借鉴病原生物体滚环复制DNA 的方式而提出的，可分为线性扩增与指数扩增两种形式。 /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px " strong 环介导等温扩增 /strong （loop-mediated isothermal amplification，LAMP）。环介导等温扩增的六个区域设计四条引物，利用链置换型DNA聚合酶在恒温条件下进行扩增反应，可在15-60分钟内实现109-1010倍的扩增，反应能产生大量的扩增产物即焦磷酸镁白色沉淀，可以通过肉眼观察白色沉淀的有无来判断靶基因是否存在. /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px " strong 链替代扩增 /strong （strand displacement amplification，SDA），靶DNA序列经加热变性后，引物与其互补链DNA单链退火，在聚合酶作用下产生带HincⅡ识别位点的目的DNA序列，该双链DNA进入SDA循环。 /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px " strong 依赖核酸序列扩增 /strong （Nucleicacidsequence－basedamplification，NASBA），是一种扩增RNA的新技术，是由一对引物引导的、连续均一的、体外特异核苷酸序列等温扩增的酶促反应过程。反应在42℃进行，可以在2h左右将模板RNA扩增约109倍，不需特殊的仪器。 /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px " strong 解链酶扩增（ /strong Helicase-dependent amplification，HDA）是解旋酶解开双链DNA，单链DNA结合蛋白与单链结合,使模板处于单链状态并保护其完整性，引物与模板结合,然后在DNA 聚合酶作用下扩增。生成的dsDNA作为底物进入下一轮扩增。恒温扩增温度取决于所用的酶，可以60～65℃，也可以是37℃。 /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px " 诊断检测方法的建立，最终目的均是应用到实际检测中去。等温扩增技术无需复杂的仪器，不需要热变性与温度循环，同时具有简便、快速、灵敏度高、特异性强等优点，因此被寄予厚望。微流控芯片技术通过与等温扩增技术相结合，仅在一个芯片上即可完成核酸提取、扩增和检测等过程，具有快速、简便、结果直观和可进行高通量筛选等优点。随着相应的便携式装置的开发及费用的降低，等温扩增－微流控芯片技术必将成为下一代基因快速检测的发展方向。 /p

近期，科技部印发了《关于表彰全国科技系统抗击新冠肺炎疫情先进集体和先进个人的决定》，授予全国163个集体“全国科技系统抗击新冠肺炎疫情先进集体”称号，314人“全国科技系统抗击新冠肺炎疫情先进个人”称号。中国科学院苏州生物医学工程技术研究所生物医学检验技术重点实验室（以下简称苏州医工所医学检验室）被授予先进集体称号。苏州医工所医学检验室在其高灵敏传感器及分子诊断核心技术基础上，开展相关技术攻关，研制出基于芯片式恒温扩增技术（LAMP）核酸即时检验（POCT）仪器。这款手持式核酸即时检验仪能够在芯片封闭的通道里迅速提取出冠状病毒核糖核酸（RNA）标的物，15分钟便能出检测结果，成本低，适用于急诊、ICU、救护车、社区、家庭、火车站等环境下快速识别感染人群，产品交付给一线检测机构和国际合作医院。针对新冠核酸检测工作样本量大、工作繁琐、接触易感染等问题，苏州医工所团队结合海关、口岸、“应检尽检”等场景，开展“超高通量全自动核酸检测系统”研制工作。该系统可以实现从“核酸样品管”至“检验报告”全流程、全自动化、生物安全型检测，单个小时内完成1000个样本的超高通量检测，超过国外相关公司产品指标。在团队的不懈努力下，各单元技术模块均打磨成熟，他们研发出的全自动开盖分杯、全自动核酸提取（96样本、16样本）以及6色qPCR检测仪等系列仪器真正实现了“分可独立作战，聚可联合攻关”。目前，该项目正申报医疗器械注册证进行产业化，为疫情防控提供创新技术支撑，助力苏州打赢疫情防控阻击战。

随着全球新冠疫情爆发，原本只能在专业实验室开展的核酸检测逐步为大众所认知，而对于疫情控制所需要现场快速检测紧迫的需求，也驱动着全球诊断企业加速技术的革新。近两年越来越多的体外诊断企业开始探索居家检测，让传染病检测、癌症早筛等体外诊断项目逐步落地至家庭场景。体外诊断项目如何实现小型化、便捷化、家庭化，如何跳过样本流转和实验室检测环节，居家完成整个检验流程，一直是国内外相关体外诊断企业研发的重点。2020年底，随着Cue Health公司的家用新冠分子POCT检测产品的FDA获批及应用，将分子POCT检测从实验室带入了全程家庭化的全新场景。New ERA技术助推现场化核酸即时检测在此背景下，苏州先达基因科技有限公司将自主开发的新一代核酸检测技术（New ERA），配套微型核酸荧光检测仪（基因镜 GENEYE®），建立了先达基因New ERA核酸检测一体化解决方案，革命性地实现了全程10分钟现场化检测，极大提升了现有检测诊断技术水平。New ERA技术产品与基因镜（GENEYE®） “10分钟一体化核酸检测解决方案”流程图凭借该方案的技术优势，未来有望广泛用于医院床旁、基层诊所、野外、学校、机场、家庭等检测场景，甚至可应用于肿瘤、老年痴呆等早筛领域。基因镜搭配有独立APP及微信小程序，在手机上便可查看相应检测结果，满足了对便捷、私密的检测需求。基因镜（GENEYE®）图底层技术创新是打造行业差异化竞争力的关键PCR技术凭借着优异的敏感度和特异性，被认为是现阶段用于病原微生物检测等项目的理想方法。但PCR技术需要精密昂贵的仪器设备、专业的技术人员，且对实验室环境及标本处理要求较高，检测时限长达两个小时甚至更久，难以实现快速检测的要求。近年来，快速、准确、便捷地进行核酸检测成为行业的迫切需求。先达基因CEO于继彬在PCR扩增技术和基因工程领域有20余年经验，有着深厚的技术和管理积淀，对行业痛点和发展趋势有着更为切身的体会和敏锐的感知。于继彬本人在读研究生期间便开始了PCR法合成基因的尝试，并早在2002年工作期间，在国内率先建立了以PCR扩增法为基础的基因合成工业化流程。2005年加入南京金斯瑞，任职副总裁，负责公司生产与研发业务，成为公司核心管理成员之一。曾领导包括基因合成、蛋白工程、抗体工程、新药筛选、引物合成、基因测序等业务板块。任职金斯瑞高管的十年间，公司实现从初创到成为全球最大的PCR实验基地与基因合成中心的跨越。2017年，于继彬借POCT行业萌发的契机创立了先达基因，旨在创新核酸快速检测技术。并组建了富有工业界管理经验的分子生物学专家、分子诊断用酶工艺专家、生物制药工程专家以及医疗器械营销专家的核心管理团队。利用计算机分子设计（Molecular Design）、定向进化(Direct Evolution)、亲和力成熟(Affinity Maturation)等制药领域高端技术对PCR和生物体遗传物质自身扩增复制所必需的聚合酶、核酸内切酶、单链结合蛋白等进行了多次改造筛选，先达基因开发了新一代恒温扩增（New ERA）技术，在恒定温度条件下，5-8分钟即可将DNA/RNA扩增数亿倍，配合独特的引物与探针自环化结构，使全程检测仅需10分钟左右即可完成。灵敏度特异性可与常规荧光定量PCR媲美。同时，先达基因团队还设计了超大的检测反应体系，虽然成本有所增加，但对于用户操作便利性带来极大优势，同时也能容纳更多的样本。这也使得检测装置可以实现简易化的关键之一。一切从用户角度出发，快捷流畅的用户体验是先达基因产品设计的基本逻辑。New ERA技术开发路线图