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基因組片斷分析時間縮短到3分鐘

日期:2012-08-30 07:59:42

據報道,美國能源部勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(LLNL)研究人員最近開發出一種核酸(DNARNA)快速擴增技術,使合酶鏈式反應PCR)的速度大大加快,可在3分鐘內將基因組片段擴增10億倍,迅速識別出病原菌。疾病快速診斷有望很快成為現實。相關論文發表在最近出版的《分析師》雜志上。

 

PCR技術能讓研究人員把一段DNARNA復制上百萬副本,然后用于基因組測序、基因分析、遺傳病診斷、親子鑒定、法庭鑒定、確定疾病感染等。該過程一般需要1小時到幾天時間。然而,快速診斷、應急反應或傳染病監控往往要求PCR技術縮短到幾分鐘。

 

領導這項研究的工程師雷金納德·比爾和同事克服酶動力學和熱動力學方面的限制,用多孔材料和絕熱薄膜制造出一種設備,實現了極速熱循環,能每秒鐘加熱或制冷45℃,一次熱循環不超過2.5秒。比爾特別指出:“這種設備的獨特之處還在于,它制冷的速度和加熱一樣快。”

 

開發出這種設備后,比爾和同事從10種商用酶中選出了2種,這2種酶的鏈式反應速度非常快,將一些參數略作調整,就能使反應更快。

 

他們用一種腸桿菌屬的細菌測試了新的PCR設備迅速擴增DNA片段的能力,然后用一段嚴重急性呼吸道綜合征(SARSDNA片段演示了設備處理威脅公共健康病毒方面的效果。該設備完成對目標DNA30個周期(10億倍)的PCR擴增,用時僅為218秒。

 

目前,研究小組正在開發一種實時探測設備。按照他們的設想,將來一臺PCR儀器就能完成整個測試,從樣本到結果只需10分鐘。市場對這種設備的需求將是巨大的,除傳統的公共衛生和醫療研究領域,一臺簡單實用的實時PCR設備在養殖、農業以及食品加工行業都非常有用,可用來保障食品安全。(記者 常麗君)

 

總編輯圈點

 

隨著人類基因組逐漸被破譯,一張生命之圖將被繪就,我們對人類自身的了解也會邁上新的臺階,很多疾病的病因將被揭開,藥物就會設計得更好,治療方案也能“對因下藥”,生活起居、飲食習慣有可能根據基因情況進行調整,人類的整體健康狀況將會提高。然而,病來如山倒,為了盡快找到病因,疾病的快速診斷就顯得異常重要。而文中提到的技術,可在三分鐘內識別病原菌,無疑為很多急癥患者的生存爭取了寶貴的時間。

 


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