纳米粒子助力 超越经典PCR技术

　　

生物通报道：最近，在国际知名学术期刊《Small》发表的一项研究中，研究人员成功地应用一种新的定性和定量方法，来检测利什曼原虫（Leishmania infantum）动基体（kinetoplast，是利什曼原虫独有的线粒体）特有的DNA序列，这是兽医学上常见的一种寄生虫，也会影响人类。这项工作是由西班牙巴塞罗那加泰罗尼亚纳米科学与纳米技术研究所（ICN2）——位于巴塞罗那自治大学（UAB）校园的一个研究中心，和UAB衍生公司Vetgenomics带领完成的，旨在提高当前兽医病原体诊断的速度和精度。延伸阅读：PNAS：新的纳米粒子提供最佳的基因沉默。

胜过经典的PCR技术
聚合酶式反应（PCR）是当前用以确定样本中一段特定DNA序列的标准方法。PCR使用酶和两条引物——短的核酸序列，作为DNA拷贝的起点。当检测是阳性的时候，这项技术可产生数以百万计的问题序列的副本，以方便我们检测。这个DNA扩增涉及到，精确的温度变化（热循环）和复杂、昂贵的设备——被一种替代的方法（称为等温扩增，在恒定温度下进行）打败。

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在这个背景下，作者在文章中提出了一种新的等温扩增设计，使用金纳米粒子和磁珠来标记引物。扩增的产物携带两个标签，允许快速的纯化和定量。第一引物的磁性能，通过磁性分离方法可促进扩增DNA的纯化/预富集。另一方面，可通过简单的电催化检测方法，很容易地量化金纳米粒子。因此，使用标记有金纳米粒子和磁珠的引物，可将等温扩增转化为一种更快和更容易的定性和定量诊断方法。

纳米粒子用于利什曼原虫检测和其他床旁检测
这种方法已成功地用来检测婴儿利什曼原虫动基体特有的DNA序列，这种寄生虫在驯化犬、野生犬科动物和人类中会引发利什曼病。电化学方法表现出良好的再现性和灵敏度。此外，从没有携带利什曼原虫的狗扩增而来的DNA，是完全可区分的，从而展示了扩增过程和电化学检测的特异性。事实上，研究所提出的方法的性能，优于其他利什曼原虫的床旁检测（point-of-care test），也为寄生虫的测定提供了一种定量工具。这种方法是一种通用的方法，可以适用于任何等温的DNA扩增设计。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Magnetic Bead/Gold Nanoparticle Double-Labeled Primers for Electrochemical Detection of Isothermal Amplified Leishmania DNA
Abstract: A novel methodology for the isothermal amplification of Leishmania DNA using labeled primers combined with the advantages of magnetic purification/preconcentration and the use of gold nanoparticle (AuNP) tags for the sensitive electrochemical detection of such amplified DNA is developed. Primers labeled with AuNPs and magnetic beads (MBs) are used for the first time for the isothermal amplification reaction, being the amplified product ready for the electrochemical detection. The electrocatalytic activity of the AuNP tags toward the hydrogen evolution reaction allows the rapid quantification of the DNA on screen-printed carbon electrodes. Amplified products from the blood of dogs with Leishmania (positive samples) are discriminated from those of healthy dogs (blank samples). Quantitative studies demonstrate that the optimized method allows us to detect less than one parasite per microliter of blood (8 × 10−3 parasites in the isothermal amplification reaction). This pioneering approach is much more sensitive than traditional methods based on real-time polymerase chain reaction (PCR), and is also more rapid, cheap, and user-friendly.