核酸檢測

核酸檢測技術(shù)是一種用于檢測、識別和分析DNA（脫氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）分子的方法，廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷、疾病監(jiān)測、基因研究、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。核酸檢測技術(shù)可以幫助科學(xué)家和醫(yī)生了解基因組信息、疾病相關(guān)的基因變異、病原體的存在等重要信息。

常見的

核酸檢測技術(shù)

01 PCR

聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）：PCR是一種最常見和常用的核酸檢測技術(shù)，用于在體外擴(kuò)增目標(biāo)DNA片段。通過交替變換溫度，PCR在特定引物的引導(dǎo)下，在DNA模板的存在下進(jìn)行多輪循環(huán)擴(kuò)增，最終產(chǎn)生足夠多的目標(biāo)DNA分子。PCR被廣泛應(yīng)用于基因分型、病原體檢測、DNA指紋分析等。

02 qPCR

實時定量聚合酶鏈反應(yīng)（qPCR）：qPCR結(jié)合了PCR技術(shù)和熒光探針技術(shù)，能夠?qū)崟r監(jiān)測反應(yīng)中擴(kuò)增產(chǎn)物的積累量。它不僅可以定性地檢測目標(biāo)核酸的存在，還可以定量地測定目標(biāo)核酸的數(shù)量。qPCR在基因表達(dá)分析、病毒載量測定等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

03 RT-PCR

逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)（RT-PCR）：RT-PCR用于將RNA模板逆轉(zhuǎn)錄為相應(yīng)的DNA，然后進(jìn)行PCR擴(kuò)增。它常用于研究基因表達(dá)、病毒核酸的檢測以及細(xì)胞外RNA的分析。

04 LAMP

循環(huán)介導(dǎo)等溫擴(kuò)增（LAMP）：LAMP是一種在等溫條件下進(jìn)行核酸擴(kuò)增的技術(shù)，不需要復(fù)雜的溫度循環(huán)。LAMP適用于迅速、特異性高的核酸檢測，常用于病原體檢測、環(huán)境監(jiān)測等。

05 核酸雜交

核酸雜交檢測（Southern Blot、Northern Blot）：核酸雜交是一種通過分子互補(bǔ)性來檢測核酸序列的方法。它可以用于檢測目標(biāo)序列的存在、研究基因組結(jié)構(gòu)變異、進(jìn)行RNA表達(dá)定位等。

06 測序技術(shù)

核酸序列分析技術(shù)（測序技術(shù)）：核酸序列分析技術(shù)如Sanger測序、下一代測序（NGS）等能夠快速高效地測定核酸分子的序列，用于研究基因組結(jié)構(gòu)、變異檢測、基因功能等。

07 核酸芯片

核酸芯片技術(shù)：核酸芯片可以同時檢測大量核酸分子的存在。它在基因表達(dá)分析、基因檢測、病毒檢測等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。

LAMP技術(shù)

環(huán)介導(dǎo)等溫擴(kuò)增（Loop-Mediated Isothermal Amplification，LAMP）是一種分子生物學(xué)技術(shù)，用于在等溫條件下快速擴(kuò)增DNA或RNA分子。與傳統(tǒng)的聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）相比，LAMP技術(shù)不需要復(fù)雜的溫度循環(huán)，只需要恒定的溫度即可實現(xiàn)核酸的高效擴(kuò)增。LAMP主要分為以下幾個步驟：生產(chǎn)用于反應(yīng)的起始材料，循環(huán)擴(kuò)增和伴隨循環(huán)的延伸和再循環(huán)。

01 生產(chǎn)用于反應(yīng)的起始材料：

引物設(shè)計：LAMP擴(kuò)增過程中使用了多個引物，包括兩對外部引物（F3和B3）以及兩對內(nèi)部引物（FIP和BIP），以及一個環(huán)引物（Loop primer）。這些引物的設(shè)計是基于目標(biāo)DNA或RNA的特定序列，以確保高度特異性的擴(kuò)增。

02 循環(huán)擴(kuò)增：

生產(chǎn)啞鈴狀結(jié)構(gòu)的形成外部引物較短（21-24bp），并且在反應(yīng)混合物中的濃度較低，與模板結(jié)合的速度比內(nèi)部引物慢。向前和向后的內(nèi)部和外部引物與BstDNA聚合酶（在60-65°C下顯示出高鏈置換活性）相結(jié)合，形成啞鈴狀DNA結(jié)構(gòu)

03 伴隨循環(huán)的延伸和再循環(huán)：

隨后的階段涉及自引模板的指數(shù)擴(kuò)增和鏈的替換，從而產(chǎn)生雙鏈DNA的混合物。LAMP的最終輸出是花椰菜狀結(jié)構(gòu)。

與PCR不同，LAMP在單一溫度下（通常為60-65℃）進(jìn)行擴(kuò)增，因此不需要溫度循環(huán)。這有助于操作簡單且耗時較短。

04 特殊結(jié)構(gòu)的引物：LAMP技術(shù)中的引物具有特殊的結(jié)構(gòu)，其中FIP（Forward Inner Primer）由F1c和F2組成，BIP（Backward Inner Primer）由B1c和B2組成。這些引物的結(jié)構(gòu)促使在擴(kuò)增過程中產(chǎn)生大量的特定結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物，從而進(jìn)一步提高擴(kuò)增效率。

05 自我啟動的擴(kuò)增過程：LAMP技術(shù)通過自我啟動的過程在目標(biāo)核酸序列上進(jìn)行擴(kuò)增。一旦引物與目標(biāo)序列的互補(bǔ)區(qū)域匹配，引物的結(jié)構(gòu)促使產(chǎn)物不斷生成，形成一個DNA“蘑菇云"狀的結(jié)構(gòu)。

06 環(huán)結(jié)構(gòu)的形成：LAMP擴(kuò)增的一個關(guān)鍵特征是環(huán)結(jié)構(gòu)的形成。在LAMP擴(kuò)增過程中，Loop引物在互補(bǔ)區(qū)域與目標(biāo)序列結(jié)合，促使產(chǎn)物的循環(huán)形成。這種環(huán)結(jié)構(gòu)不僅穩(wěn)定了產(chǎn)物，還使得新的引物不斷與目標(biāo)序列結(jié)合，從而實現(xiàn)高效擴(kuò)增。

07 產(chǎn)物分析：LAMP擴(kuò)增產(chǎn)物通常通過肉眼可見的方法進(jìn)行分析，例如使用熒光染料，pH指示劑或者裸眼觀察沉淀物等。產(chǎn)物的積累會導(dǎo)致可觀察的變化，從而確定擴(kuò)增是否成功。

LAMP技術(shù)與qPCR技術(shù)的區(qū)別

擴(kuò)增原理：

LAMP：等溫擴(kuò)增技術(shù)，且引物設(shè)計與擴(kuò)增動力學(xué)都很復(fù)雜。

qPCR：在不同溫度下進(jìn)行的循環(huán)性核酸擴(kuò)增技術(shù)，通過熒光信號監(jiān)測擴(kuò)增產(chǎn)物的積累，實現(xiàn)定量分析。

溫度條件：

LAMP：一個恒定的等溫環(huán)境（通常在60-65°C），對設(shè)備要求較低。

qPCR：qPCR需要多個溫度循環(huán)，包括變性、退火和延伸階段，需要精確的溫控設(shè)備。

引物設(shè)計：

LAMP：使用多個引物，包括外部引物、內(nèi)部引物和環(huán)引物。這些引物的設(shè)計相對復(fù)雜，要求特定的序列和結(jié)構(gòu)。

qPCR：使用少量的引物（通常一對引物），引物設(shè)計相對簡單，需要特異性和合適的引物序列。

實時監(jiān)測：

LAMP：產(chǎn)物通常通過肉眼可見的方式來判斷，也可以使用熒光染料等進(jìn)行增強(qiáng)。

qPCR：利用熒光探針或SYBR Green等熒光信號實時監(jiān)測擴(kuò)增產(chǎn)物的積累，可以定量分析。

LAMP與qPCR相比有哪些不足？

由于LAMP方法與qPCR方法各自的特點，導(dǎo)致這兩種檢測手段分別有其不同的適用范圍。

與qPCR相比，LAMP有以下不足：

• 產(chǎn)物結(jié)構(gòu)復(fù)雜：LAMP擴(kuò)增產(chǎn)物呈現(xiàn)出高度分支的簇環(huán)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可能對產(chǎn)物的純化和后續(xù)分析造成一些挑戰(zhàn)

• 不適用于大片段擴(kuò)增：LAMP技術(shù)相對適用于短片段的核酸擴(kuò)增，不太適用于較長片段的擴(kuò)增，這一點與傳統(tǒng)PCR方法不同。

• 定量困難：LAMP技術(shù)的產(chǎn)物數(shù)量與起始模板數(shù)量之間的線性關(guān)系可能較差，因此在定量方面存在一定的局限性。

• 部分產(chǎn)物難以區(qū)分：LAMP反應(yīng)產(chǎn)物包括多個簇環(huán)結(jié)構(gòu)，其中有些結(jié)構(gòu)可能與非特異性產(chǎn)物難以區(qū)分，可能對結(jié)果解釋帶來困擾。

LAMP：適用于快速、初步的檢測，如一些疾病的早期篩查，野外環(huán)境中的檢測等。

如：臨床中的一些疾病檢測試劑盒。

qPCR：在精確定量和定性檢測方面表現(xiàn)出色，廣泛用于病原體檢測、基因表達(dá)分析等。

如：支原體qPCR檢測試劑盒