北航常凌乾团队等开发结核病快速多重诊断技术，更低成本，专为贫困偏远地区设计

2021

09/27

生物世界

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结核病（TB）是由结核分枝杆菌（MTBC）感染所致，是主要的世界性传染病，也是致死亡率最高的单传染病原体之一。

结核病 （TB）是由结核分枝杆菌（MTBC）感染所致，是主要的世界性传染病，也是致死亡率最高的单传染病原体之一。常规结核病的筛查诊断主要是在设备齐全的三级医院，基于商业化的核酸检测仪器，价格昂贵，对专业人员和实验室的要求较高，限制了其在偏远地区的应用。

针对这一需求，北京航空航天大学 常凌乾 课题组在 Biosensors ＆ Bioelectrnics 期刊（IF=10.7）上发表了题为： A finger-driven disposable micro-platform based on isothermal amplification for the application of multiplexed and point-of-care diagnosis of tuberculosis 的研究论文。

该研究设计了一种 低成本、便携的手指驱动式微流控芯片 （Fd-MC），结合重组酶聚合酶核酸等温扩增技术（RPA），集核酸提取、扩增、检测于一体，对痰液样本中的结核杆菌实现了便携现场快速检测。

该芯片基底采用PMMA进行激光刻蚀，并在缓冲液储存室的上表面覆盖弹性膜，当按压弹性膜时，可直接驱动液体在微流道中流动，摆脱了对电力、外部泵的依赖。在37-42℃，实现20分钟内核酸等温扩增。通过37个临床样本的验证，与商业化实时RPA相比，该平台具有100%的特异性和95.2%的灵敏度。同时，该芯片被设计用于多重检测，采用基于FAM探针的原位荧光显色，通过手持紫外灯可用肉眼读出检测结果，消除了交叉污染的风险（图1）。该研究工作中提出了一种手指驱动式微流控芯片，成本小于8美元，为在资源有限的环境中进行快速、现场、大规模的传染性病原体筛查提供了希望。

图1. 基于核酸等温扩增的手指驱动式微流控芯片（Fd-MC）快速检测结核杆菌的原理示意图

作者在芯片上设计了多个平行检测腔室，并针对人型结核分枝杆菌（Mycobacterium Tuberculosis, MTB），结核分枝杆菌复合群（Mycobacterium Tuberculosis Complex, MTBC），分枝杆菌（Mycobacterium, MB）分别设计RPA特异性引物。结果显示，随着DNA模板浓度的降低，芯片内检测区的绿色荧光的亮度明显降低，最后可检测到103 copies/mL的DNA模板，表明不仅能识别结核/非结核感染，还能高灵敏区分人结核分枝杆菌/牛结核分枝杆菌 （图2）。