生醫新聞編輯報導
近年來,豬隻產業在全球農業經濟中扮演著關鍵角色。然而,豬隻經常受到各種病毒感染的威脅,其中,豬隻糞便相關 RNA 病毒(Porcine Stool-Associated virus, Posavirus)作為小 RNA 病毒目 (Picornavirales) 的新成員,已被證實與豬隻的腸道感染有關,對養豬業造成了不小的經濟損失。傳統的病毒檢測方法,如病毒分離和血清學檢測,在速度、靈敏度和可擴展性方面存在局限性。雖然 RT-PCR 和 qPCR 等分子技術更精確有效,但通常需要昂貴的設備和專業人員,難以在資源有限的環境中應用。為了解決這些問題,科學家們正積極開發更快速、簡便且經濟的檢測方法。
等溫核酸擴增技術的崛起
等溫核酸擴增技術(Isothermal Nucleic Acid Amplification Technologies, 簡稱 isothermal assays)近年來在診斷領域嶄露頭角,特別是在病毒感染的檢測方面。與傳統的 RT-PCR 和 qPCR 相比,等溫擴增技術最大的優勢在於其操作可以在恆溫條件下進行,無需昂貴的熱循環儀器,降低了設備成本和對專業人員的需求。這使得等溫擴增技術非常適合在資源有限的環境或現場應用,實現快速、便捷的病原體檢測。
RPA 與 PSR:兩種具潛力的等溫擴增方法
目前,有多種等溫擴增技術被開發出來,其中,重組酶聚合酶擴增(Recombinase Polymerase Amplification, RPA)和聚合酶螺旋反應(Polymerase Spiral Reaction, PSR)是兩種備受關注的方法。
重組酶聚合酶擴增 (RPA):
RPA 是一種使用者友善且快速的方法,可在 37–42°C 的溫度下有效運作,非常適合現場應用。在 RPA 過程中,重組酶結合的引子會入侵雙鏈 DNA 上的同源位點,形成 D 環。單鏈結合蛋白(SSB)穩定被取代的鏈,而具有鏈置換活性的聚合酶則從引子延伸,實現核酸的快速擴增。
聚合酶螺旋反應 (PSR):
PSR 與 RPA 具有相似的原理。它使用特殊設計的引子和具有鏈置換活性的 DNA 聚合酶。一旦引子與目標序列結合,聚合酶就會不斷合成新的 DNA 鏈,同時置換現有的鏈,產生螺旋狀的鏈式擴增反應。由於其單一溫度操作的特性,PSR 簡單、快速,特別適合在資源有限的環境中應用。
針對豬隻糞便相關 RNA 病毒的等溫檢測研究
近期一項研究中,科學家們成功開發並優化了兩種等溫擴增檢測方法,即 RPA 和 PSR,用於檢測豬糞便中的 Posavirus。研究團隊設計了針對 Posavirus 多蛋白區域的引子,並針對 RPA 和 PSR 檢測優化了反應參數。
實驗結果與分析
靈敏度評估顯示,RPA 檢測的檢測限為 5.34 × 10^6 個拷貝,而 PSR 檢測具有更高的靈敏度,達到 6.5 × 10^3 個拷貝。研究人員還使用從印度 Haryana 的有組織和無組織農場的患病和健康豬隻收集的 132 個糞便樣本和鼻拭子,評估了所開發的檢測方法。這些樣本使用開發的 RPA 和 PSR 檢測以及傳統 PCR 進行篩選。
研究結果表明,與傳統 PCR 方法相比,RPA 和 PSR 均顯示出良好的靈敏度和特異性,但 PSR 檢測的靈敏度更高。此外,通過加入 Picogreen® 染料,可以更快速地觀察到診斷結果。
臨床樣本測試
為了驗證 RT-LAMP 檢測的可靠性,研究人員分析了先前研究中從感染 EV-G/YN23/2022 的豬隻收集的 60 份糞便拭子。使用 RT-LAMP 和 qRT-PCR 方法測試的所有樣本均呈陽性;然而,常規 RT-PCR 檢測到在感染初始階段和後期階段收集的一些樣本呈陰性(表 3)。結果表明,新開發的 RT-LAMP 方法可以有效地檢測不同感染階段豬糞便中的 EV-G 核酸。
隨後,使用新開發的 EV-G RT-LAMP 檢測、先前報導的 qRT-PCR 方法和常規 RT-PCR 檢測了從養豬場收集的 80 份糞便樣本。如表 4 所示,RT-LAMP 和 qRT-PCR 方法檢測到 61 個陽性樣本,Kappa 係數為 0.862 (P < 0.01)。
等溫擴增技術的優勢與挑戰
等溫核酸擴增技術具有以下顯著優勢:
快速便捷:等溫擴增技術可在恆溫條件下進行,無需複雜的熱循環過程,大大縮短了檢測時間。
經濟實惠:
無需昂貴的熱循環儀器,降低了設備成本,更易於在資源有限的環境中推廣應用。
高靈敏度與特異性:
優化的等溫擴增檢測方法可以達到與傳統 PCR 相當甚至更高的靈敏度和特異性,確保檢測結果的準確性。
易於現場應用:
由於操作簡便,等溫擴增技術非常適合在現場進行快速檢測,有助於及時發現和控制疫情。
然而,等溫擴增技術也面臨一些挑戰:
引子設計複雜:某些等溫擴增技術,如 LAMP,需要設計多組引子,增加了實驗設計的複雜性。
假陽性風險:
由於等溫擴增反應的高靈敏度,容易受到污染,產生假陽性結果。因此,需要嚴格的實驗操作和質量控制。
多重檢測困難:
與傳統 PCR 相比,等溫擴增技術在實現多重檢測方面存在一定的困難。
結論與展望
總體而言,等溫核酸擴增技術為豬隻病毒性疾病的快速檢測提供了一種有前景的解決方案。RPA 和 PSR 等方法具有快速、簡便、經濟且靈敏的優點,非常適合在資源有限的環境或現場應用。通過優化引子設計、改進實驗操作和質量控制,可以進一步提高等溫擴增技術的準確性和可靠性。
隨著技術的不斷發展,等溫核酸擴增技術有望在豬隻疾病的診斷、監測和防控中發揮更大的作用,為保障養豬業的健康發展做出貢獻。未來,研究人員可以進一步探索等溫擴增技術在多重檢測、高通量檢測等方面的應用,開發更智能化、自動化的檢測平台,以滿足不斷增長的診斷需求。
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原始資料來源: GO-AI-6號機 Date: October 31, 2025


