病原体核酸检测是一种用于检测病原体(如病毒、细菌、真菌、寄生虫等)遗传物质(核酸)的技术,通过检测核酸可确定病原体是否存在于样本中,为疾病的诊断、治疗和预防提供重要依据。基于聚合酶链式反应(PCR)法的分子诊断技术具有快速、灵敏度高、特异性好等显著特点,已成为呼吸道病原体检测的新标准。随着分子生物学技术的不断发展,核酸检测技术取得了显著进展。
1 多重PCR技术
多重PCR又称多种引物PCR或复合PCR,指在同一个PCR反应体系中加入两对或两对以上的特异性引物,针对多个DNA模板或同一模板的不同区域扩增出多个目的核酸片段的PCR反应。一次实验即可检测出多种病原体,很大程度上降低检测成本,缩短临床医生诊断和治疗的时间。因此该检测方法受到临床医生的广泛青睐。
多重PCR检测并非单一PCR的简单混合,需要针对目标产物进建立适宜的反应体系和检测条件,对产品的性能评价和临床试验的要求也较普通PCR产品更为复杂,需要在研究和评价阶段进行全面的评估,以确保产品设计满足临床应用。
2 环介导等温扩增技术
环介导等温扩增技术(LAMP)是一种新型的基于自动循环的链置换核酸恒温扩增技术,利用具有自动循环链置换活性的Bst DNA聚合酶在恒温条件下 (65℃左右) 经过非循环起始阶段、环扩增阶段、循环延伸阶段, 最终形成一系列有多个靶DNA反向重复序列串联的不同大小的产物,它整个过程15~60 min即可完成。由于其高特异性、高灵敏度、反应快速、设备简单等优点被广泛用于检测各种病原体。
3基因芯片技术
基因芯片又称DNA微阵列,是指将大量寡核苷酸序列有序地固定在经过修饰的载体上,与标记的核酸样品进行杂交,杂交信号经计算机等信号处理系统获取样品的检测结果。因基因芯片技术具有高通量、并行性、快速检测等特点,可应用于多种呼吸道病原体的检测。可视化基因芯片技术的出现克服了传统荧光标记法需借助激光扫描仪实现信号采集的缺点,从而大幅降低了检测成本。
4靶序列富集多重 PCR 技术
靶序列富集多重PCR(Tem-PCR)技术是近年来出现的一种新型分子生物学高通量检测技术,包括靶序列富集、靶序列标记、超级引物扩增等个3反应过程。该技术能在同一个反应体系中对多种病原菌的核酸片段进行有效扩增,并应用悬浮阵列技术进行测定,快速获取测定结果。Tem-PCR 技术弥补了常规荧光PCR技术扩增条件不兼容、具有偏爱性等不足,能够在同一反应体系中同步检测多种病原,已成为病原鉴别诊断、基因分型、耐药基因等领域的前沿研究技术。
5 高通量测序技术
病原体宏基因组高通量测序(mNGS)是指采用高通量测序技术对特定标本中所有核酸进行测序,并通过生物信息学分析判断标本中是否存在病原体的检测方法。该技术能无偏倚地检测样本中各类微生物,包括难以培养的病原体、经验性抗菌药物使用后生长受抑制的病原体,以及新发病原体(如新型冠状病毒),具有良好的应用前景。高通量测序技术特别适合于医院、疾病预防控制中心等机构在某种突发传染病的早期进行病原体鉴定。为呼吸道病原体感染的诊断带来重大的变革。
结束语
分子诊断技术具有无可比拟的检测速度、特异性和灵敏度,已成为实验室诊断的新标准。近年来,分子诊断技术自动化程度不断提高,已真正实现了检测到结果分析的全过程自动化,大大提高了实验室的工作效率。随着即时检测(POCT)的发展,能够在采样现场或附近快速得出检测结果,方便快捷,对于呼吸道感染这种需要快速诊断和治疗的疾病具有重要意义。新的检测技术的灵敏度和特异性会不断提高,例如,数字 PCR 技术对于低浓度的病原体核酸检测具有优势,未来可能会在呼吸道感染病原体检测中得到更广泛的应用。此外,新型的荧光标记技术、探针设计技术等的发展,也将提高检测的灵敏度和特异性。