基于磁性纳米颗粒信号增强技术的高通量、高灵敏病原体检测方法研究

Facing the challenges of outbreak of infectious diseases and people's increasing demand for personalized medicine, a rapid, high-throughput, high-sensitivity molecular diagnostic techniques is required. The recently developed detection methods are still hard to meet the needs of clinical detection because of the shortage on specificity, sensitivity, stability. In this project, we propose a novel pathogen diagnostic platform, firstly, multiple pathogen with similar symptom are amplified by magnetic particles enhanced multiplex PCR, and then use the magnetic particle array technology to achieve high parallel, high-sensitivity signal read-out. By fully integrate the advantages of magnetic particles and bio-chip technology, the new method will be applied in high-throughput and high-sensitive pathogen identification with simple operation procedure. Besides that, this method also has the potential in automatic operation, steps include nucleic acid extraction, amplification, hybridization and signal detection，it is expected to have higher practicality than traditional clinical detection method. The implementation of the project can contribute to the infectious disease diagnosis, innovation of treatment, therefore，we consider this platform are emerging as a powerful enabling tool for diagnosis and monitoring of infectious diseases.

面对不断爆发的公共卫生危机的挑战，以及人民日益增长的对个体化医疗的需求，无论在临床医疗还是在疾病控制方面，均需要一种能够快速、高通量、高灵敏的核酸分子诊断技术。传统的检测方法在特异性、灵敏度、稳定性等方面仍存在不足，无法满足临床检测的需要。为此，我们提出一种新型的分子诊断方法，首先应用基于磁性纳米颗粒磁增强多重PCR技术对具有相似临床症状的多种病原体特征序列进行高特异扩增，然后使用磁性颗粒微阵列技术实现对靶序列的高并行、高灵敏检出。此方法将磁性颗粒与生物芯片技术的优势充分结合，具备操作简单、检测通量高、灵敏度高等特点，并且该方法具备实现"核酸提取- - 扩增- - 杂交- - 信号检测"全过程自动化的潜力，与传统方法相比预期具有更高的实用性。可以预见该项目的实施能够推动感染疾病的诊断、治疗方式的变革, 所开发的技术平台在科研和临床医疗领域均具有巨大的推广和应用价值

面对不断爆发的公共卫生危机的挑战，以及人民日益增长的对个体化医疗的需求，无论在临床医疗还是在疾病控制方面，均需要一种能够快速、高通量、高灵敏的核酸分子诊断技术。传统的检测方法在特异性、灵敏度、稳定性等方面仍存在不足，无法满足临床检测的需要。基于上述重大需求，在课题研究中将磁分离技术、磁性颗粒微阵列技术和多重核酸扩增技术相结合发展了创新的分子诊断方法，并且围绕这一目的开展深入地应用基础研究。研究中，我们 首先应用基于磁性纳米颗粒磁增强多重PCR 技术对具有相似临床症状的多种病原体特征序列进行高特异扩增，然后使用磁性颗粒微阵列技术实现对靶序列的高并行、高灵敏检出。应用该种方法，我们成功的实现了对18种病原微生物的同时检测，检测灵敏度达到3.2拷贝每个反应。此方法将磁性颗粒与生物芯片技术的优势充分结合，具备操作简单、检测通量高、灵敏度高等特点。此外，我们还在此方法基础上发展了基于颗粒微阵列的病原微生物可视化检测技术，检测灵敏度达到316拷贝每反应。本项目所开发的技术平台在科研和临床医疗领域均具有巨大的推广和应用价值。