在現今的生物醫學領域,DNA檢測的需求與日俱增,尤其是在疫情過後,公共衛生變得無比重要。傳統的聚合酶鏈反應(PCR)雖然是當前最常用的核酸擴增技術,但因需依賴高成本的熱循環器,限制了其在低資源環境中的應用。這時,Loop-mediated isothermal amplification(LAMP)技術顯得尤為重要。它是一種在恆定溫度下進行核酸擴增的技術,避免了傳統方法的複雜性和設備需求。
LAMP於1998年由日本的Eiken Chemical Company首次開發,為DNA檢測提供了一種低成本且高效率的替代方案。
在LAMP的過程中,目標序列通常在60到65°C的恆定溫度下進行擴增。與PCR技術需要多次溫度變化不同,LAMP能夠在單一的溫度下持續進行反應。這種技術通常使用四種不同的引物來擴增目標基因的六個特定位點,其高特異性使其成為許多診斷應用的理想選擇。
在檢測方面,LAMP的產品可以通過光度計來檢測,利用擴增過程中產生的無機鹽沉澱(如四磷酸鎂)所引起的混濁度變化。而這種變化可以容易地被肉眼識別,或通過簡單的光度計來測量。此外,LAMP技術還可以使用如SYTO 9等插層染料來進行即時檢測,這些染料能夠隨著DNA的擴增而改變螢光強度。
例如,當使用金奈米粒子結合的單鏈DNA時,LAMP的產物能夠通過與其互補的DNA結合來進行視覺檢測,這一點使得LAMP方法在降低檢測時間和確認擴增產物的特異性方面具有優勢。
LAMP的誕生為臨床現場及檢測提供了一種簡易的選擇。由於不需要昂貴的熱循環器,LAMP特別適合於資源有限的國家進行傳染病的診斷。近年來,LAMP已被廣泛應用於多種傳染病的檢測,如瘧疾、結核病及新冠病毒(SARS-CoV-2),並在發展中國家顯示出其潛力。
此外,LAMP對於複雜樣本(如血液)中的抑制劑表現出更高的抵抗力,這使其在診斷領域的應用具有非常大的價值。
這項技術的簡易性還使得研究人員能夠使用各種指示劑進行更簡便的結果分析,例如通過顏色變化來檢測DNA,實際上這一點使得智能手機也能輕鬆分析檢測結果。
儘管LAMP有著眾多的優勢,但它的局限性也是不可忽視的。首先,LAMP的多樣性不如PCR,主要用於診斷或檢測,但在克隆或其他分子生物學應用上並不適用。此外,由於LAMP的引物設計受到多種約束,使得「手工設計」引物變得相對更加困難。雖然有各種軟件能夠協助設計,但相比PCR,其靈活性還是有所欠缺。
再者,在LAMP的晚期擴增過程中,引物之間的相互作用可能導致非特異性擴增,這是影響結果準確性的主要因素之一。這加強了對於精確樣本處理與反應條件的需求。
最近的研究指出,結合LAMP技術和其他報告方法的努力正在逐漸增多,其中RNase混合輔助擴增(RHAM)便是將LAMP與螢光報告技術結合的一種新嘗試。這顯示了未來LAMP技術的進一步發展潛力,有望解決現有的局限性。
伴隨著生物醫學技術的發展,LAMP技術在提高診斷有效性和可及性方面展現出極大的潛力。這項技術的廣泛應用是否能改變我們面對疾病診斷的方式呢?