在如今的醫療領域，即時、準確的疾病檢測對於有效防控疾病傳播和及時救治患者至關重要，尤其是在偏遠或資源有限的地區，傳統檢測方法往往存在著諸多限制，如檢測時間冗長、裝置昂貴且操作複雜等問題，難以滿足實際需求，因此，我們迫切需要開發一種操作簡單、檢測快速、價格合理、靈敏度和特異性高的疾病監測方法。
環介導等溫擴增（loop mediated isothermal amplification,LAMP）因其反應快速、特異高、裝置簡單易操作、結果易於鑑定等優點，已經應用於病原菌、寄生蟲、病毒、疾病和轉基因產品檢測等領域。
但將其應用於即時檢測（POTC）時，仍有可改進的地方。為了提高使用者友好性，需要簡化樣品處理和檢測程式、儘量減少諸如核酸提取和多重取樣等複雜操作。
近日，哈爾濱工業大學任玉坤、哈爾濱醫科大學周海舟等在 Science Advances 上發表的研究成果，為解決這一難題帶來了新的思路。相關文章題為“Compact highly sensitive photothermal RT-LAMP chip for simultaneous multidisease detection”。
研究團隊成功研製出一種緊湊且高靈敏度的光熱逆轉錄酶-環介導等溫擴增（RT-LAMP）晶片（SPRC），該晶片在實現多種疾病快速、靈敏檢測的同時，有效降低了檢測成本，為即時檢驗技術的發展提供了重要突破，將進一步改善疾病診斷現狀。透過 120 個臨床樣本，SPRC 的準確率達到 95%，特異性超過 97.5%。
這種設計緊密精巧的 SPRC 晶片，工作原理主要是基於光熱驅動的核酸擴增和檢測技術。首先，當受試人員的樣本被加入加樣槽後，在自然重力或輕微外力的推動下，溶液開始在晶片內流動，並進入導流層，導流層的設計可將將樣本溶液均勻地送往各個反應室，確保每個反應室都能獲取等量且特性一致的樣本，隨後樣本進入過濾層，聚醚碸（PES）膜可利用憑藉特定孔徑過濾樣本中細胞碎片、蛋白質等雜質。
初步過濾後，Fusion5 濾紙層可透過靜電作用進一步實現核酸的富集。透過手動旋轉加樣槽等操作，使富集了核酸的 Fusion5 濾紙移動至反應室上方對應位置。此時啟動光熱加熱系統，利用 LED 照射或聚焦太陽光，光子作用於圖案化鍍金玻璃，可以激發區域性表面等離子體共振，產生熱電子，實現高效光熱轉換，從而使反應室迅速升溫至適宜核酸擴增的溫度（如 65 ℃）。
值得一提的是，由於該晶片可利用自然光線作為能量源驅動核酸擴增反應而無需外部電源或電池，進一步降低了裝置使用成本，更有利於其應用於資源匱乏地區的疾病診斷。
最終，在 SPRC 晶片的反應室內，預先新增的反應試劑（包含引物、酶、緩衝液等）將與洗脫下來的核酸共同作用，啟動環介導等溫擴增（LAMP）反應，可實現樣本核酸的快速擴增。為了監測反應程序，反應體系中還添加了特定的熒光指示劑（如 SYTO - 82）。擴增產物與熒光指示劑結合，導致熒光訊號發生變化，透過檢測反應室中的熒光訊號強度，與預設閾值進行對比，即可判斷樣本中是否含有目標核酸，實現對疾病的檢測診斷。
在臨床實用性評估中，SPRC 晶片表現十分突出。研究團隊採集了豐富的臨床樣本，包括 80 份血清樣本以及 40 份鼻咽拭子樣本（其中 20 例為 ADV 患者，20 例為 COVID - 19 患者），共計 120 個臨床樣本，以確保實驗結果具有廣泛的代表性。
在檢測過程中，SPRC 晶片顯示出了極高的檢測效率，它能夠在同一晶片上對不同呼吸道感染疾病相關核酸進行同時檢測，大大節約了時間成本。
在 80 份血清樣本中，SPRC 晶片成功診斷出了 76 份樣本的疾病，診斷準確率高達 95%，特異性達到 98.75%。同時，晶片檢測的熒光強度與傳統 RT - PCR 的迴圈閾值（Ct）呈現出強烈的正相關性，這表明 SPRC 晶片在多病聯檢方面具有出色的效能。
在鼻咽拭子樣本檢測中，對於 ADV 樣本，晶片也成功檢測出了所有 20 例陽性樣本和 20 例陰性樣本，且陽性樣本的熒光強度顯著高於陰性樣本，表明晶片能夠清晰地區分陽性和陰性結果。對於 COVID - 19 樣本，晶片也能可靠的檢測出了 18 例患者，總體而言，SPRC 晶片在鼻咽拭子樣本檢測中的診斷準確率也表現良好。
總而言之，SPRC 晶片在技術上實現了多項創新，如能夠高效的進行光熱轉換、最佳化樣本處理和精準的溫度控制，在實際應用中，SPRC 晶片與裝置相結合，可在 30 分鐘內完成檢測，大幅縮短了檢測時間，為疾病的快速診斷和及時治療提供了可能。在臨床應用中上，不但能夠同時檢測多種疾病，且具有高靈敏度、高特異性和低成本的優勢。
相信未來，隨著技術的不斷完善和推廣，SPRC 晶片有望在全球範圍內更加廣泛的應用於疾病診斷，從而令我們更快、更準確的發現疾病，並儘早進行治療干預。
參考文獻：
1、Wenshang Guo et al.Compact highly sensitive photothermal RT-LAMP chip for simultaneous multidisease detection.Sci. Adv.10,eadq2899(2024).DOI:10.1126/sciadv.adq2899
免責宣告：本文旨在傳遞生命科學和醫療健康產業最新訊息，不代表平臺立場，不構成任何投資意見和建議，以官方/公司公告為準。本文也不是治療方案推薦，如需獲得治療方案指導，請前往正規醫院就診。
