在现今的生物医学领域,DNA检测的需求与日俱增,尤其是在疫情过后,公共卫生变得无比重要。传统的聚合酶链反应(PCR)虽然是当前最常用的核酸扩增技术,但因需依赖高成本的热循环器,限制了其在低资源环境中的应用。这时,Loop-mediated isothermal amplification(LAMP)技术显得尤为重要。它是一种在恒定温度下进行核酸扩增的技术,避免了传统方法的复杂性和设备需求。
LAMP于1998年由日本的Eiken Chemical Company首次开发,为DNA检测提供了一种低成本且高效率的替代方案。
在LAMP的过程中,目标序列通常在60到65°C的恒定温度下进行扩增。与PCR技术需要多次温度变化不同,LAMP能够在单一的温度下持续进行反应。这种技术通常使用四种不同的引物来扩增目标基因的六个特定位点,其高特异性使其成为许多诊断应用的理想选择。
在检测方面,LAMP的产品可以通过光度计来检测,利用扩增过程中产生的无机盐沉淀(如四磷酸镁)所引起的混浊度变化。而这种变化可以容易地被肉眼识别,或通过简单的光度计来测量。此外,LAMP技术还可以使用如SYTO 9等插层染料来进行即时检测,这些染料能够随着DNA的扩增而改变萤光强度。
例如,当使用金奈米粒子结合的单链DNA时,LAMP的产物能够通过与其互补的DNA结合来进行视觉检测,这一点使得LAMP方法在降低检测时间和确认扩增产物的特异性方面具有优势。
LAMP的诞生为临床现场及检测提供了一种简易的选择。由于不需要昂贵的热循环器,LAMP特别适合于资源有限的国家进行传染病的诊断。近年来,LAMP已被广泛应用于多种传染病的检测,如疟疾、结核病及新冠病毒(SARS-CoV-2),并在发展中国家显示出其潜力。
此外,LAMP对于复杂样本(如血液)中的抑制剂表现出更高的抵抗力,这使其在诊断领域的应用具有非常大的价值。
这项技术的简易性还使得研究人员能够使用各种指示剂进行更简便的结果分析,例如通过颜色变化来检测DNA,实际上这一点使得智能手机也能轻松分析检测结果。
尽管LAMP有着众多的优势,但它的局限性也是不可忽视的。首先,LAMP的多样性不如PCR,主要用于诊断或检测,但在克隆或其他分子生物学应用上并不适用。此外,由于LAMP的引物设计受到多种约束,使得「手工设计」引物变得相对更加困难。虽然有各种软件能够协助设计,但相比PCR,其灵活性还是有所欠缺。
再者,在LAMP的晚期扩增过程中,引物之间的相互作用可能导致非特异性扩增,这是影响结果准确性的主要因素之一。这加强了对于精确样本处理与反应条件的需求。
最近的研究指出,结合LAMP技术和其他报告方法的努力正在逐渐增多,其中RNase混合辅助扩增(RHAM)便是将LAMP与萤光报告技术结合的一种新尝试。这显示了未来LAMP技术的进一步发展潜力,有望解决现有的局限性。
伴随着生物医学技术的发展,LAMP技术在提高诊断有效性和可及性方面展现出极大的潜力。这项技术的广泛应用是否能改变我们面对疾病诊断的方式呢?