上海交通大學系統生物醫學研究院陶生策研究團隊與上海交通大學生命科學技術學院張大斌研究團隊合作,發展了一套簡單、快速、經濟的多重核酸檢測微陣列平臺,並將其運用於轉基因作物檢測上。該研究成果於2017年01月16日在生物晶片領域國際著名期刊Lab On a Chip上正式發表。
上海交通大學系統生物醫學研究院陶生策研究員的主要研究方向為生物晶片/蛋白質晶片技術的開發及應用,建立了系列特色生物晶片/蛋白質晶片技術平臺,並在其基礎上開展了與生物學和醫學密切相關的系統性研究。
在此前的20年間轉基因作物在全球範圍內得到了快速的發展。一方面轉基因種植面積逐年上升,品系(事件)越來越多、元件構成越來越複雜,另一方面轉基因對人和環境的安全性問題也備受爭議,同時轉基因作物非法種植、流通及低水平混雜現象時有發生。因此許多國家都制定了相應的檢測和標識制度。然而目前卻缺乏對轉基因成分進行高通量、快速高效、操作簡單、低成本的檢測技術。
本研究中,研究者發展了基於毛細管陣列的恆溫核酸擴增技術(Capillary Array-based Loop-mediated isothermal amplification for Multiplex visual detection of nucleic acids,CALM)。整個平臺為PDMS和毛細管組而成的待用裝置。通過對毛細管陣列表面的超疏水修飾,研究人員可以通過一次簡單的加樣操作將反應體系一次性快速加入到陣列上所有相互獨立分隔的毛細管中,進而進行並行的多重LAMP(Loop-mediated isothermal amplification)反應。
研究人員首先利用預先固定引物的陣列對平臺進行交叉汙染測試,結果與預期一致,表明平臺能夠有效進行基因組擴增並檢測,同時反應毛細管間不會有交叉汙染。
研究人員繼續選取了7種常用且重要的轉基因元件,同時加入4個物種內源基因作為陽性對照對平臺進行性能測試。
研究人員分別對平臺的特異性進行了測試,結果完全與預期一致,證明了CALM平臺具有極高的特異性。並且進一步對靈敏度進行了測試,測試結果顯示毛細管LAMP 的靈敏度至少和對應常規LAMP的靈敏度一致,對於有些靶標毛細管LAMP的靈敏度甚至更高。
最後研究人員利用海關獲取的實際樣品與傳統的Real-time PCR進行獨立檢測,兩次檢測結果一致。說明本CALM技術平臺具有極高的檢測準確性,也表明其在實際檢測領域有著很好的運用前景。
該平臺具有通用性,可方便地移植到其它對多重核酸檢測有迫切需求的應用場景中,如病毒性疾病的檢測、細菌性疾病的檢測以及生物反恐等。
該項研究得到了國家自然科學基金、中國博後基金等的支持。