水凝胶基多重高危型人乳头瘤病毒DNA/RNA检测技术：宫颈癌筛查新策略

【编辑推荐】针对资源有限地区宫颈癌筛查难题，美国麻省总医院系统生物学中心团队开发了基于水凝胶的环介导等温扩增技术(LAMPGel)，可在30分钟内实现高危型HPV DNA/RNA多重检测。该技术通过荧光斑点计数定量病毒载量，对HPV16/18 E6/E7 mRNA检测具有单分子灵敏度，为区分致癌性感染提供新工具，有望推动中低收入国家的精准筛查。

　　

宫颈癌作为威胁全球女性健康的重大疾病，每年新增病例超过50万例，其中85%的死亡病例集中在医疗资源匮乏地区。尽管高危型人乳头瘤病毒(HPV)感染被确认为主要致病因素，但现有筛查技术面临双重困境：传统PCR检测依赖昂贵仪器，而单纯HPV DNA检测无法区分致癌性感染与暂时性感染，导致资源有限地区普遍存在"过度治疗"现象。这一临床痛点呼唤着兼具高灵敏度、操作简便且能识别致癌风险的创新检测技术。

美国麻省总医院系统生物学中心（Massachusetts General Hospital, Center for Systems Biology）的Morteza Azizi、Hyungsoon Im团队在《Biosensors and Bioelectronics: X》发表的研究中，开创性地将环介导等温扩增技术(LAMP)与水凝胶空间限域效应相结合，开发出LAMPGel检测平台。该技术通过六引物体系在30分钟内完成HPV DNA/RNA同步扩增，利用30wt%聚乙二醇(PEG)水凝胶固定单个核酸分子，形成可计数的荧光斑点，实现单分子级检测灵敏度(10³拷贝/mL)。研究首次在同一芯片上实现HPV16/18 DNA与E6/E7 mRNA的多重检测，为区分致癌风险提供分子标志物。

关键技术包括：1) 优化30wt%水凝胶浓度与63°C等温反应条件；2) 设计针对HPV16/18 DNA和E6/E7 mRNA的特异性六引物组；3) 建立基于荧光斑点计数的定量模型；4) 采用Ca Ski(HPV16⁺)、HeLa(HPV18⁺)和C-33A(HPV-)细胞系验证特异性。

【LAMPGel检测平台构建】通过4臂PEG与硫醇交联剂构建薄层水凝胶反应室，将核酸分子空间隔离后进行LAMP扩增，30分钟孵育后通过荧光显微镜计数离散信号斑点。相比传统LAMP管式反应，水凝胶将检测限提升1000倍。

【操作参数优化】系统测试表明30wt%水凝胶在63°C反应30分钟为最佳条件，此时荧光斑点直径稳定在100-200μm，六引物体系较四引物灵敏度提高10倍。交叉实验证实HPV16/18引物组无互作干扰。

【临床样本模拟】采用宫颈癌细胞系提取物验证，LAMPGel对HPV16 DNA检测线性范围达3个数量级，可准确区分Ca Ski(HPV16单阳性)与HeLa(HPV18单阳性)样本。E6/E7 mRNA检测显示剂量依赖性响应，HPV16 RNA量增加1倍时荧光斑点数提升108%。

该研究突破性地将水凝胶空间编码与等温扩增技术融合，开创了"数斑点"而非"测强度"的定量新范式。特别值得注意的是，通过同步检测E6/E7致癌基因转录本，技术将HPV筛查特异性从感染判断提升至致癌风险评估层面。研究者建议未来结合注射器式核酸提取装置与智能手机成像系统，可进一步适配资源有限地区的应用场景。这项发表于2025年的研究，为全球消除宫颈癌行动计划提供了极具转化潜力的技术解决方案。