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目的: 聚合酶链式反应(PCR)的出现,使得体外快速地检测微量的DNA成为可能。随着PCR技术的发展,PCR已经成为核酸分子诊断领域不可缺少的工具,被应用于生物医学研究和疾病诊断。但是由于PCR需要昂贵的热循环仪、具有专业知识的操作人员以及较大的运行空间,阻碍了其在临床诊断上的广泛应用。等温核酸扩增是在恒温反应条件下进行的核酸扩增技术,具有扩增效率高、操作简单以及成本低廉等优点。本研究基于等温核酸扩增技术设计了一种分子信标嵌入式挂锁探针(MB-PP),以K-ras基因为检测靶标,在恒温的反应条件下快速高灵敏地检测K-ras基因及其12密码子的单碱基突变,为癌症相关基因的快速检测和肿瘤的早期诊断提供新思路。 方法: 1.在wild typeK-ras基因存在下,高保真连接酶Taq DNAligase催化MB-PP的5’臂端和3,臂端形成磷酸二酯键,从而使线性MB-PP转为环状分子信标嵌入式挂锁探针(CMB-PP),达到检测单碱基突变的目的。 2.形成的CMB-PP在引物的作用下,以CMB-PP为模板,引发滚环扩增反应(RCA);随后在切口酶(nickase)和klenow fragment聚合酶的协同作用下,环形模板上发生环形链置换扩增(C-SDA);C-SDA周期性产生两种切割片段,切割片段1(NF1)和切割片段2(NF2);NF2可直接结合线性MB-PP的发夹结构区,从而使预先淬灭的荧光基团 FAM的荧光恢复,NF1在反应中可作为引物,结合线性MB-PP,引发新的线性链置换扩增(L-SDA)产生大量的NF2,从而达到级联指数型信号放大作用。 3.在反应结束后,在波长492 nm的激发波作用下,通过扫描500-600 nm的发射波荧光强度,以518 nm处的荧光峰值来评价MB-PP检测系统的检测能力。 结果: 1.本检测系统通过切口酶调节的滚环扩增反应(N-RCA),引发 C-SDA和 L-SDA两种级联核酸扩增反应,最终达到高灵敏检测靶标的目的。利用本检测系统,可快速地对K-ras基因进行检测,检测下限达50 pM,线性范围为0.05 nM-10 nM,相关系数为0.9887。 2.本检测系统能很好地检测K-ras基因单碱基突变,以K-ras基因12密码子的第二个碱基G为检测对象,将其分别突变为C、A和T,突变序列在反应中引起的荧光强度与野生型序列具有明显差异。含突变碱基C、A和T的突变序列引起的荧光强度分别是野生型的66%、70%和53%。 结论: 1.我们设计的MB-PP整合了分子信标和挂锁探针的特性,基于等温核酸扩增技术,能高灵敏地检测靶标,并且能轻易的区分目标序列的单碱基突变;在恒温的条件下就能完成反应,不需要昂贵的热循环仪,检测时间短,操作简单,这为癌症相关基因的快速检测提供新方法。 2.本研究首次提出N-RCA和C-SDA概念,并且证明了环形链置换扩增的可行性,对经典的线性链置换扩增进行了补充,为等温核酸扩增检测领域提供了新的理论基础。