醫(yī)學(xué)部生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院李自達(dá)助理教授與王毅副教授合作，在單分子基因檢測(cè)的方法研究上取得進(jìn)展，成果報(bào)道在學(xué)術(shù)期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences》上，標(biāo)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?cái)?shù)字化檢測(cè)為研究基礎(chǔ)，結(jié)合智能圖像分析，實(shí)現(xiàn)僅依賴明場(chǎng)圖像的多靶標(biāo)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(dá)助理教授為通訊作者。

多重核酸檢測(cè)在單次反應(yīng)中同時(shí)探測(cè)多個(gè)基因靶標(biāo)，提高了檢測(cè)效率，具備廣泛應(yīng)用價(jià)值。數(shù)字化核酸擴(kuò)增技術(shù)，如數(shù)字PCR和數(shù)字LAMP等，是一種無需參考標(biāo)準(zhǔn)品、可實(shí)現(xiàn)核酸絕對(duì)定量的檢測(cè)方法。多重?cái)?shù)字化核酸檢測(cè)可通過設(shè)計(jì)反應(yīng)體系，使不同核酸靶標(biāo)在擴(kuò)增后表現(xiàn)出不同的熒光波長(zhǎng)、熒光強(qiáng)度、熔解曲線、擴(kuò)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(gè)微小腔室內(nèi)存在的靶標(biāo)。然而，當(dāng)前策略多以熒光為讀取信號(hào)，需使用熒光染料或探針，并要求檢測(cè)設(shè)備配備熒光光路與檢測(cè)系統(tǒng)，增加了設(shè)備的復(fù)雜性和檢測(cè)成本。研究無需熒光標(biāo)記的多重?cái)?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(xué)上具有重要意義。

利用LAMP擴(kuò)增反應(yīng)過程中生成的明場(chǎng)下可見的沉淀判定數(shù)字核酸擴(kuò)增反應(yīng)結(jié)果，可以有效解決熒光讀取信號(hào)中的缺陷，從而降低核酸檢測(cè)的成本和復(fù)雜度。且LAMP擴(kuò)增產(chǎn)生的沉淀量與反應(yīng)深度有關(guān)，這為利用沉淀進(jìn)行多重核酸檢測(cè)提供了新思路。因此，該研究設(shè)計(jì)了一種以LAMP沉淀產(chǎn)量為檢測(cè)標(biāo)志，以明場(chǎng)成像代替熒光信號(hào)讀取的無標(biāo)記多重?cái)?shù)字核酸定量方法。該方法將兩種不同核酸靶標(biāo)引物設(shè)置不同的濃度，使不同的靶標(biāo)的反應(yīng)深度不同，從而使不同靶標(biāo)擴(kuò)增產(chǎn)生的沉淀量不同。在擴(kuò)增完成后，在明場(chǎng)下對(duì)液滴成像，并利用深度學(xué)習(xí)算法對(duì)于明場(chǎng)圖像進(jìn)行分析，識(shí)別液滴中的沉淀產(chǎn)量，從而判斷液滴中包含的靶標(biāo)類型，根據(jù)沉淀產(chǎn)量將液滴分為空、僅含靶標(biāo)一、僅含靶標(biāo)二、同時(shí)含兩種靶標(biāo)等4類液滴。最后根據(jù)泊松分布計(jì)算樣本中每種靶標(biāo)的濃度。該方法以沉淀分析代替了熒光檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了無標(biāo)記的利用明場(chǎng)成像的多重絕對(duì)核酸定量，有望發(fā)展為一種新型低成本多靶標(biāo)核酸檢測(cè)技術(shù)。

本研究中，李自達(dá)助理教授與金美池、丁婧怡同學(xué)負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、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(xué)負(fù)責(zé)圖像分析和算法研究。該研究得到國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金和深圳大學(xué)新引進(jìn)教師啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)的資助。

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

（來源 深圳大學(xué)醫(yī)學(xué)部）