上海交大冯雁教授团队开发Argonaute核酸酶温控激活的多重病毒检测系统

　　

近日，上海交通大学微生物代谢国家重点实验室冯雁教授团队在分子诊断领域权威期刊《Sensors and Actuators B: Chemical》在线发表题为“Thermal activation of Argonaute nuclease enables one-pot multiplex detection of viruses”的研究论文，创新性地开发了基于Argonaute固定化酶的温控激活新策略，实现了对SARS-CoV-2、不同亚型疱疹病毒的“一管式”分型检测，为重大疾病的即时现场检测（POCT）提供了新的解决方案。上海交通大学生命科学技术学院博士研究生叶星宇为论文第一作者，冯雁教授和刘倩副研究员为共同通讯作者。交弘生物科技（上海）有限公司、上海市儿童医学中心为共同完成单位。

POCT技术较传统的体外检测技术具有快速、便捷、灵敏等优势，适用于门诊、社区、家庭、海关等检测应用场景，有助于早期发现疾病，控制疫情，保障公众健康。常见的POCT等温扩增技术存在非特异性扩增导致假阳性的问题，Argonaute (Ago)核酸酶可有效避免非特异性扩增的干扰，然而，核酸扩增和剪切的双酶耦联反应的操作相对复杂，且容易产生气溶胶污染。

本研究论文利用嗜热古菌Pyrococcus furiosus Argonaute（PfAgo）的热激活固定化酶微球，发展了温控激活的扩增-酶切兼容的一管式检测系统—OPTIMAL（One-Pot Test on Immobilized Argonaute and LAMP），即在低温LAMP扩增阶段，避免了游离Ago核酸酶干扰，增强了扩增效率；在高温阶段，固定化酶微球融化并释放Ago酶（图1），对扩增的靶标和报告分子进行精准剪切并释放荧光信号。通过对体系组分进行优化，SARS-CoV-2检测灵敏度可提升至5拷贝/微升，与商品化qPCR试剂盒一致。同时，配套掌上荧光检测设备，OPTIMAL实现了POCT现场可视化检测（图2）。通过对40份疱疹病毒的临床样本进行三重分型检测，结果发现，与商品化qPCR检测结果符合率达 100%，显示了极高的准确性及应用潜力（图3）。

图1 基于热激活固定化Ago的一管式检测原理图

图2 OPTIMAL在居家检测中的应用

图3 OPTIMAL在疱疹病毒（CMV、EBV、VZV）三重分型检测中的应用

总之，基于热激活Ago酶微球的OPTIMAL技术，不仅发挥了Ago核酸酶检测的单酶多重、无序列限制等优势，而且在通用性、便携性和经济性的小型设备上实现了一管式、多重精准检测，突破了POCT检测技术的假阳性、多靶标检测困难等瓶颈，为重大传染性疾病防控、保护人民群众健康奠定了强有力的技术支撑。

该研究得到了国家自然科学基金、上海市科委-上海交大基础研究特区计划的支持。感谢中国科学院杭州医学研究所/浙江肿瘤医院宋金召教授POCT检测设备方面提供的帮助，感谢国家转化医学研究中心提供的数据分析支持。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400524003162?dgcid=coauthor

作者：

生命科学技术学院

供稿单位：

生命科学技术学院