醫(yī)學部生物醫(yī)學工程學院李自達助理教授與王毅副教授合作，在單分子基因檢測的方法研究上取得進展，成果報道在學術(shù)期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences》上，標題為“StratoLAMP: Label-free, multiplex digital loop-mediated isothermal amplification based on visual stratification of precipitate”。該工作以課題組微流控數(shù)字化檢測為研究基礎，結(jié)合智能圖像分析，實現(xiàn)僅依賴明場圖像的多靶標數(shù)字化核酸定量。我院碩士研究生金美池、丁婧怡為論文的共同第一作者，李自達助理教授為通訊作者。

多重核酸檢測在單次反應中同時探測多個基因靶標，提高了檢測效率，具備廣泛應用價值。數(shù)字化核酸擴增技術(shù)，如數(shù)字PCR和數(shù)字LAMP等，是一種無需參考標準品、可實現(xiàn)核酸絕對定量的檢測方法。多重數(shù)字化核酸檢測可通過設計反應體系，使不同核酸靶標在擴增后表現(xiàn)出不同的熒光波長、熒光強度、熔解曲線、擴增曲線、表面編碼、液滴編碼等特征，通過分析這些特征，推斷每個微小腔室內(nèi)存在的靶標。然而，當前策略多以熒光為讀取信號，需使用熒光染料或探針，并要求檢測設備配備熒光光路與檢測系統(tǒng)，增加了設備的復雜性和檢測成本。研究無需熒光標記的多重數(shù)字化核酸分析方法，有望改變基因分析的舊范式，在分析化學上具有重要意義。

利用LAMP擴增反應過程中生成的明場下可見的沉淀判定數(shù)字核酸擴增反應結(jié)果，可以有效解決熒光讀取信號中的缺陷，從而降低核酸檢測的成本和復雜度。且LAMP擴增產(chǎn)生的沉淀量與反應深度有關(guān)，這為利用沉淀進行多重核酸檢測提供了新思路。因此，該研究設計了一種以LAMP沉淀產(chǎn)量為檢測標志，以明場成像代替熒光信號讀取的無標記多重數(shù)字核酸定量方法。該方法將兩種不同核酸靶標引物設置不同的濃度，使不同的靶標的反應深度不同，從而使不同靶標擴增產(chǎn)生的沉淀量不同。在擴增完成后，在明場下對液滴成像，并利用深度學習算法對于明場圖像進行分析，識別液滴中的沉淀產(chǎn)量，從而判斷液滴中包含的靶標類型，根據(jù)沉淀產(chǎn)量將液滴分為空、僅含靶標一、僅含靶標二、同時含兩種靶標等4類液滴。最后根據(jù)泊松分布計算樣本中每種靶標的濃度。該方法以沉淀分析代替了熒光檢測，實現(xiàn)了無標記的利用明場成像的多重絕對核酸定量，有望發(fā)展為一種新型低成本多靶標核酸檢測技術(shù)。

本研究中，李自達助理教授與金美池、丁婧怡同學負責實驗設計、數(shù)據(jù)分析、論文撰寫等工作，王毅副教授與周鈺、陳佳兆同學負責圖像分析和算法研究。該研究得到國家自然科學基金、廣東省自然科學基金和深圳大學新引進教師啟動經(jīng)費的資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1073/pnas.2314030121

（來源 深圳大學醫(yī)學部）