精华分子POCT诊断试剂研发面临的挑

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POCT即时检测(Point-of-CareTesting),是在采样现场进行的、利用便携式分析仪器及配套试剂快速得到检测结果的一种检测方式。近年来,POCT在诊断市场上迅速获得青睐,尤其是在传染性疾病诊断上。年初的新冠疫情,因其大规模基层检测需求,更是加速了传染类疾病POCT的快速发展,其中分子POCT崭露头角,迅速登上诊断舞台。

年7月,国家国务院常务会议上,李克强总理更是第三次点名加快分子POCT研发,再次强调了要加强核酸检测能力建设,加快时间短、灵敏度高、操作简便的产品研发上市,鼓励尽快研发出无需实验室环境、检测时间更短、手段更便捷、准确率更高、更安全的核酸检测迭代技术。

qPCR目前是分子检测的黄金标准,但是该技术受流程繁琐、操作复杂、需集中送检等限制,耗时相对较长,无法实现4小时内出具报告。且需要在特定的PCR实验室中进行操作,操作人员也需持有PCR上岗证,目前部分医疗机构并不具备核酸检测能力,医院建设PCR实验室也存在诸多困难和限制。

分子诊断POCT技术集成了分子诊断技术和POCT技术,它与传统的qPCR都具有快速、高灵敏度和特异性等共同优势,同时又突破了现有检测技术对人员/场所的限制,有效缩短了检测用时,提升了便捷程度。面对突发重大疫情,POCT核酸检测可应用于更多场景,实现患者的现场及时检测。

近十几年来,等温聚合酶链反应,如环介导等温扩增(LAMP)已经成为一种适用于分子POCT平台的理想方法。迈迪安生物科技公司(MeridianLifeScience)早在年首次利用LAMP技术开发出了第一个用于诊断艰难梭菌的商业化诊断试剂及设备(Alethia?)。从那时起,我们在Alethia?平台上开发并商业化了一系列用于传染病诊断的检测试剂,比如A组链球菌、B组链球菌、一型和二型单纯疱疹病毒、百日咳,肺炎支原体,衣原体、淋病和疟疾等。

迈迪安作为全球诊断厂商首选的上游原料试剂生产商,现提供一系列常温稳定的干燥型分子试剂,包括可冻干LAMP/RT-LAMP及qPCR/RT-qPCR试剂,可为分子POCT平台提供完整的解决方案。我们的Alethia?的系类产品全部采用冻干试剂。

本文里将重点探讨在使用qPCR和LAMP技术开发POCT诊断中面临的挑战,以及迈迪安生物提供的解决方案。

LAMPvs.qPCR

1.成本

LAMP可以在等温条件下实现扩增,不需要进行像qPCR反应一样经过三个温度的循环,减少了qPCR技术升降温带来的影响以及对昂贵、精密实验仪器的要求,因此LAMP仪器通常体积小、质量轻、便携带、制造成本低。

但是,就单重检测来说,LAMP技术一般需要3对引物,引物设计难度比qPCR更高,试剂成本相对也高于qPCR。

2.扩增速度

由于LAMP只要一个温度(65度左右)反应,相对于qPCR的三个温度的循环,LAMP扩增不需要反复的升温降温过程,所以基于LAMP的扩增速度快于qPCR的扩增速度。LAMP一般可在15-60分钟扩增10^9~10^10倍,而qPCR的扩增速度往往取决于扩增仪器加热和冷却的速率。

由于LAMP可以短时间内获得大量类似花椰菜结构的DNA产物和白色焦磷酸状沉淀,因此可以实现基于浊度的可视化检测,或在反应体系中加荧光染料(如SYBRGreen)通过荧光变化检测(如下图)。从这个角度上讲,LAMP尤其适用于定性的POCT。

LAMP反应扩增产物

LAMP反应中加入SYBRGreen的显色反应。-:阴性;+:阳性

但是,LAMP扩增的快速也导致了终产物的浓度高,容易出现假阳性扩增,交叉污染的概率也大大提高。LAMP扩增因为没有PCR的温区切换过程,因此获得的扩增产物是片段大小不一的序列,不利于后续的定量。

3.扩增特异性

LAMP技术分别使用一对外部引物和一对内部引物,可以识别目的序列上6个不同的区域,对目标序列具有高度的选择性,减少了非靶标序列的影响,因此扩增的特异性非常高。

基于探针法的qPCR,通过引物特异性的设计,也可以达到高特异性的扩增。因此从这个角度上说,并不能简单的比较两个技术扩增的特异性。

4.灵敏度

之前有很多案例显示qPCR检测的灵敏度略高于LAMP,但是在SARS-CoV-2检测的对比中显示qPCR和LAMP具有相同的灵敏度1,2。

5.抗抑性

LAMP技术对常见的PCR抑制物耐受性更强,因此,对于某些病原体可直接利用简单处理的样本作为模板,省略繁琐的DNA/RNA提取步骤,因此非常适合用于POCT平台,更便于现场免核酸提取的诊断。

6.多重检测

LAMP对单一靶标的扩增需要4-6个引物,qPCR需要2个引物,因此LAMP多重检测的难度大大高于qPCR。基于探针法的qPCR可实现探测荧光通道的多样性,因此是也适用于高通量检测。

7.操作性

qPCR需要精密的扩增设备,对操作人员的熟练度和专业水平比较高,而LAMP设备简单,对操作人员技术要求相对较低,因此操作性上更高,更利于在基层检测和口岸检疫场所推广。

LAMP与PCR检测对比总结如下:

综上所述,LAMP技术因其反应快速、特异高、设备简单易操作、结果易于鉴定等优点,已经应用于病原菌、寄生虫、病毒、疾病和转基因产品检测等领域,并且还将广泛应用于临床传染病诊断、环境监测、食源安全等领域,是POCT检测的理想选择。

Meridian迈迪安提供一系列常温稳定的干燥型分子试剂,包括可冻干LAMP/RT-LAMP及qPCR/RT-qPCR试剂,可为分子POCT平台提供完整的解决方案。

为了更深入探讨这个话题,更好地为各位同仁提供分子POCT研发的解决方案,我们将于年6月24日(周四)晚8-9:30pm线上直播,欢迎您的参与与交流。扫描下图中

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