近日，獸醫(yī)學(xué)院廖明教授/張建民教授團(tuán)隊在知名學(xué)術(shù)期刊Advanced Science（中科院1區(qū)Top期刊，五年影響因子16.3）在線發(fā)表題為“A Smart Single-Loop-Mediated Isothermal Amplification Facilitates Flexible SNP Probe Design for On-Site Rapid Differentiation of SARS-CoV-2 Omicron Variants”的研究論文，該項工作創(chuàng)新性地建立了一種可實現(xiàn)單核苷酸多態(tài)性（SNP）多重精準(zhǔn)檢測的新型核酸等溫擴增技術(shù)（smart single-loop-mediated isothermal amplification ，ssLAMP），通過獨特的引物設(shè)計策略提高SNP檢測的靈活性和多引物體系的兼容性，結(jié)合便攜式檢測設(shè)備和結(jié)果智能分析手機APP，可實現(xiàn)對病原SNP位點的五重精準(zhǔn)現(xiàn)場檢測。
單核苷酸多態(tài)性（SNP）與傳染病或遺傳病等多種疾病風(fēng)險密切相關(guān)，因此被視為分子診斷的關(guān)鍵生物標(biāo)志物。尤其對于高突變率病原體而言，病原微生物的感染性、傳播力及抗原性等都與SNP特征相關(guān)，在病原體鑒別診斷中具有重要價值。傳統(tǒng)的SNP檢測技術(shù)如基因測序等依賴實驗室精密儀器、耗時長，無法滿足疫病爆發(fā)時對病原體的快速、現(xiàn)場、精準(zhǔn)檢測的需求。盡管當(dāng)前有部分基于LAMP的POCT檢測技術(shù)被建立用于SNP的快速檢測，但這些方法大多用于單一目標(biāo)靶點的檢測，多重突變檢測因LAMP復(fù)雜的引物集而難以實現(xiàn)。因此，開發(fā)一種可靈活結(jié)合SNP特異性探針進(jìn)行多重突變檢測的新型等溫擴增技術(shù)具有重要的研究意義和應(yīng)用價值。
研究團(tuán)隊組通過創(chuàng)新引物設(shè)計思路，研究并建立了一種智能單環(huán)介導(dǎo)等溫擴增技術(shù)（ssLAMP）。與傳統(tǒng)LAMP方法不同，ssLAMP方法將引物組內(nèi)一條環(huán)引物改造為線性引物，因此提供了更多的可放置SNP檢測探針的區(qū)域。這種簡化的引物組合也減少了引物組的復(fù)雜程度，使得多重檢測的引物體系更容易實現(xiàn)，同時可以展現(xiàn)出與傳統(tǒng)LAMP方法媲美的擴增效率和檢測靈敏度。以新冠病毒S基因中不同的SNP位點作為檢測靶標(biāo)時，利用Rnase H2酶水解DNA-RNA復(fù)合體的特性，設(shè)計可識別對應(yīng)SNP位點信息的檢測探針，可以實現(xiàn)對新冠病毒奧密克戎變異株BA.1、BA.2、BA.3、BA.4和BA.5分支精準(zhǔn)識別。進(jìn)一步，為了實現(xiàn)ssLAMP對病原的現(xiàn)場化、智能化多重檢測，研究人員研發(fā)了擁有恒溫加熱功能的FAM,SF670雙熒光通道便攜式檢測設(shè)備，同時配套對應(yīng)的結(jié)果智能分析手機APP，通過對不同反應(yīng)管中不同熒光信號的HSV色域進(jìn)行分析，可在1小時內(nèi)實現(xiàn)對BA.1-BA.5不同變異株的精準(zhǔn)智能多重檢測。
ssLAMP方法引物組和擴增原理示意圖
綜上所示，該研究建立了一種引物設(shè)計靈活性強，可對多個SNP位點進(jìn)行多重精準(zhǔn)檢測的新型核酸等溫擴增技術(shù)。結(jié)合便攜式檢測設(shè)備以及智能手機APP，可實現(xiàn)病原的現(xiàn)場化、精準(zhǔn)化、智能化快速檢測和基因分型，在動物疫病精準(zhǔn)防控、病原基因分型等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價值。
結(jié)合便攜式檢測設(shè)備及智能手機APP實現(xiàn)對病原的多重現(xiàn)場智能檢測
該研究是在國家重點研發(fā)計劃項目（2022YFD180040）和雙一流學(xué)科推進(jìn)項目（2023B10564003）等項目資助下完成的。我校獸醫(yī)學(xué)院博士生林琦杰為論文的第一作者，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動物衛(wèi)生研究所勾紅潮副研究員、我校獸醫(yī)學(xué)院瞿孝云老師為共同第一作者。仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院廖明教授、我校獸醫(yī)學(xué)院張建民教授和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院長春獸醫(yī)研究所李昌研究員為通訊作者。
相關(guān)論文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202502708
文圖/獸醫(yī)學(xué)院
