离心微流控平台结合双链重组酶聚合酶扩增法:快速精准检测 HLA-B*58:01 等位基因的新利器

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Biosensors and Bioelectronics 10.7

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  为解决 HLA-B58:01 等位基因检测难题,研究人员开发了完全集成的离心微流控平台,结合双链重组酶聚合酶扩增法(RPA)检测该等位基因。结果显示该平台检测限低、准确性高,为药物遗传学筛查提供新方向。

  在医疗领域,精准用药越来越重要,而药物遗传学检测就是实现精准用药的关键一环。其中,检测 HLA-B58:01 等位基因对于使用别嘌醇治疗高尿酸血症和痛风意义重大。别嘌醇是治疗高尿酸血症和痛风的一线降尿酸药物,但携带 HLA-B58:01 等位基因的患者使用别嘌醇时,可能会出现极其罕见却可能致命的别嘌醇超敏综合征(AHS) 。在汉族、日本人和泰国人群中,携带该等位基因的比例较高,最高可达 7.4%。所以,提前检测出这些高风险个体,能有效预防严重的皮肤不良反应,让患者能选择更安全的替代疗法。
目前,HLA-B58:01 等位基因检测的金标准是基于测序的分型(SBT)法,由国际组织相容性工作组推荐。虽然这种方法准确性高,可它非常耗费人力,需要专业设备,而且难以大规模用于常规检测。其他基于聚合酶链反应(PCR)的技术,像序列特异性引物(SSP)、序列特异性寡核苷酸(SSO)和实时 PCR 等,也用于 HLA-B58:01 分型检测。一些基于定量 PCR 的试剂盒,用熔解曲线或 TaqMan 探针检测,速度相对较快,可这些方法还是依赖昂贵的实验室设备,在资源有限的地方很难推广使用。

为了攻克这些难题,国内的研究人员展开了深入研究。他们开发出一种完全集成的便携式离心微流控平台,专门用于检测 HLA-B58:01 等位基因。这项研究成果意义非凡,它能直接从口腔拭子样本中快速检测出 HLA-B58:01 等位基因,整个检测过程只需要 50 分钟,大大缩短了检测时间,而且准确性极高,与金标准 SBT 法的检测结果 100% 相符,为药物遗传学筛查开辟了新方向,在资源有限的地区也能实现个性化医疗。该研究成果发表在《Biosensors and Bioelectronics》杂志上。

研究人员开展这项研究时,用到了几个关键技术方法。首先是重组酶聚合酶扩增(RPA)技术,它能在恒温条件下进行,不需要像 PCR 那样的昂贵热循环仪,特别适合即时检测(POC)。研究人员利用这种技术开发出双链 RPA 检测方法,能同时检测 HLA-B*58:01 等位基因和作为内对照的 β - 珠蛋白基因。其次是离心微流控技术,通过惯性力驱动流体在不同步骤间流动,实现了样本裂解、RPA 扩增和实时荧光检测等多个步骤的一体化,整个检测过程无需人工干预。研究使用的样本来自 12 名志愿者的口腔拭子。

开发用于 HLA-B*58:01 等位基因鉴定的双链 RPA


研究人员先用 4 名志愿者的纯化基因组 DNA 评估所选引物和探针的分析特异性,这些志愿者的 HLA-B 等位基因都经 SBT 法确认。结果显示,引物和探针特异性极佳,目标序列的双通道荧光曲线清晰,其他相关等位基因没有出现可检测到的非特异性扩增。而且,实验中加入多个内对照,进一步提高了检测的准确性,有效减少了假阴性结果。

离心微流控平台性能验证


研究人员用开发的离心微流控平台检测 12 名志愿者的口腔拭子样本。该平台能直接从样本中高效释放基因组 DNA,随后进行双链 RPA 扩增和实时荧光检测。结果表明,该平台能同时检测出 HLA-B*58:01 等位基因和内对照基因,检测限分别为 30 pg/μL 和 3 pg/μL ,检测结果与金标准 SBT 法完全一致,充分证明了平台的高特异性、可重复性和可靠性。

平台优势


与传统的 SBT 法相比,该离心微流控平台优势明显。它检测时间大幅缩短,从 SBT 法的最长 16 小时减少到 50 分钟,而且自动化程度高,极大减少了人工操作。同时,该平台集成了样本裂解和基因组 DNA 分析等功能,操作简单,无需复杂的样本预处理,在资源有限的环境下也能轻松开展检测。

研究人员成功开发出结合双链 RPA 检测的完全集成离心微流控平台,能在 50 分钟内直接从口腔拭子样本中可靠地检测出 HLA-B58:01 等位基因。通过对平台性能的多方面验证,证明其准确性、特异性和可重复性都很高,与金标准 SBT 法检测结果完全相符。这一成果对别嘌醇治疗意义重大,能有效避免携带 HLA-B58:01 等位基因的患者使用别嘌醇时出现严重不良反应。而且,该平台在药物遗传学筛查方面展现出巨大潜力,为个性化医疗提供了有力支持,尤其是在资源有限的地区,有望成为重要的检测手段,推动精准医疗的发展。

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