核酸檢測技術(shù)——LAMP VS qPCR

核酸檢測

核酸檢測技術(shù)是一種用于檢測、識別和分析DNA（脫氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）分子的方法，廣泛應用于醫學(xué)診斷、疾病監測、基因研究、環(huán)境監測等領(lǐng)域。核酸檢測技術(shù)可以幫助科學(xué)家和醫生了解基因組信息、疾病相關(guān)的基因變異、病原體的存在等重要信息。

常見(jiàn)的

核酸檢測技術(shù)

01 PCR

聚合酶鏈反應（PCR）：PCR是一種最常見(jiàn)和常用的核酸檢測技術(shù)，用于在體外擴增目標DNA片段。通過(guò)交替變換溫度，PCR在特定引物的引導下，在DNA模板的存在下進(jìn)行多輪循環(huán)擴增，最終產(chǎn)生足夠多的目標DNA分子。PCR被廣泛應用于基因分型、病原體檢測、DNA指紋分析等。

02 qPCR

實(shí)時(shí)定量聚合酶鏈反應（qPCR）：qPCR結合了PCR技術(shù)和熒光探針技術(shù)，能夠實(shí)時(shí)監測反應中擴增產(chǎn)物的積累量。它不僅可以定性地檢測目標核酸的存在，還可以定量地測定目標核酸的數量。qPCR在基因表達分析、病毒載量測定等領(lǐng)域廣泛應用。

03 RT-PCR

逆轉錄聚合酶鏈反應（RT-PCR）：RT-PCR用于將RNA模板逆轉錄為相應的DNA，然后進(jìn)行PCR擴增。它常用于研究基因表達、病毒核酸的檢測以及細胞外RNA的分析。

04 LAMP

循環(huán)介導等溫擴增（LAMP）：LAMP是一種在等溫條件下進(jìn)行核酸擴增的技術(shù)，不需要復雜的溫度循環(huán)。LAMP適用于迅速、特異性高的核酸檢測，常用于病原體檢測、環(huán)境監測等。

05 核酸雜交

核酸雜交檢測（Southern Blot、Northern Blot）：核酸雜交是一種通過(guò)分子互補性來(lái)檢測核酸序列的方法。它可以用于檢測目標序列的存在、研究基因組結構變異、進(jìn)行RNA表達定位等。

06 測序技術(shù)

核酸序列分析技術(shù)（測序技術(shù)）：核酸序列分析技術(shù)如Sanger測序、下一代測序（NGS）等能夠快速高效地測定核酸分子的序列，用于研究基因組結構、變異檢測、基因功能等。

07 核酸芯片

核酸芯片技術(shù)：核酸芯片可以同時(shí)檢測大量核酸分子的存在。它在基因表達分析、基因檢測、病毒檢測等領(lǐng)域具有廣泛應用。

LAMP技術(shù)

環(huán)介導等溫擴增（Loop-Mediated Isothermal Amplification，LAMP）是一種分子生物學(xué)技術(shù)，用于在等溫條件下快速擴增DNA或RNA分子。與傳統的聚合酶鏈反應（PCR）相比，LAMP技術(shù)不需要復雜的溫度循環(huán)，只需要恒定的溫度即可實(shí)現核酸的高效擴增。LAMP主要分為以下幾個(gè)步驟：生產(chǎn)用于反應的起始材料，循環(huán)擴增和伴隨循環(huán)的延伸和再循環(huán)。

01 生產(chǎn)用于反應的起始材料：

引物設計：LAMP擴增過(guò)程中使用了多個(gè)引物，包括兩對外部引物（F3和B3）以及兩對內部引物（FIP和BIP），以及一個(gè)環(huán)引物（Loop primer）。這些引物的設計是基于目標DNA或RNA的特定序列，以確保高度特異性的擴增。

02 循環(huán)擴增：

生產(chǎn)啞鈴狀結構的形成外部引物較短（21-24bp），并且在反應混合物中的濃度較低，與模板結合的速度比內部引物慢。向前和向后的內部和外部引物與BstDNA聚合酶（在60-65°C下顯示出高鏈置換活性）相結合，形成啞鈴狀DNA結構

03 伴隨循環(huán)的延伸和再循環(huán)：

隨后的階段涉及自引模板的指數擴增和鏈的替換，從而產(chǎn)生雙鏈DNA的混合物。LAMP的最終輸出是花椰菜狀結構。

與PCR不同，LAMP在單一溫度下（通常為60-65℃）進(jìn)行擴增，因此不需要溫度循環(huán)。這有助于操作簡(jiǎn)單且耗時(shí)較短。

04 特殊結構的引物：LAMP技術(shù)中的引物具有特殊的結構，其中FIP（Forward Inner Primer）由F1c和F2組成，BIP（Backward Inner Primer）由B1c和B2組成。這些引物的結構促使在擴增過(guò)程中產(chǎn)生大量的特定結構的產(chǎn)物，從而進(jìn)一步提高擴增效率。

05 自我啟動(dòng)的擴增過(guò)程：LAMP技術(shù)通過(guò)自我啟動(dòng)的過(guò)程在目標核酸序列上進(jìn)行擴增。一旦引物與目標序列的互補區域匹配，引物的結構促使產(chǎn)物不斷生成，形成一個(gè)DNA“蘑菇云"狀的結構。

06 環(huán)結構的形成：LAMP擴增的一個(gè)關(guān)鍵特征是環(huán)結構的形成。在LAMP擴增過(guò)程中，Loop引物在互補區域與目標序列結合，促使產(chǎn)物的循環(huán)形成。這種環(huán)結構不僅穩定了產(chǎn)物，還使得新的引物不斷與目標序列結合，從而實(shí)現高效擴增。

07 產(chǎn)物分析：LAMP擴增產(chǎn)物通常通過(guò)肉眼可見(jiàn)的方法進(jìn)行分析，例如使用熒光染料，pH指示劑或者裸眼觀(guān)察沉淀物等。產(chǎn)物的積累會(huì )導致可觀(guān)察的變化，從而確定擴增是否成功。

LAMP技術(shù)與qPCR技術(shù)的區別

擴增原理：

LAMP：等溫擴增技術(shù)，且引物設計與擴增動(dòng)力學(xué)都很復雜。

qPCR：在不同溫度下進(jìn)行的循環(huán)性核酸擴增技術(shù)，通過(guò)熒光信號監測擴增產(chǎn)物的積累，實(shí)現定量分析。

溫度條件：

LAMP：一個(gè)恒定的等溫環(huán)境（通常在60-65°C），對設備要求較低。

qPCR：qPCR需要多個(gè)溫度循環(huán)，包括變性、退火和延伸階段，需要精確的溫控設備。

引物設計：

LAMP：使用多個(gè)引物，包括外部引物、內部引物和環(huán)引物。這些引物的設計相對復雜，要求特定的序列和結構。

qPCR：使用少量的引物（通常一對引物），引物設計相對簡(jiǎn)單，需要特異性和合適的引物序列。

實(shí)時(shí)監測：

LAMP：產(chǎn)物通常通過(guò)肉眼可見(jiàn)的方式來(lái)判斷，也可以使用熒光染料等進(jìn)行增強。

qPCR：利用熒光探針或SYBR Green等熒光信號實(shí)時(shí)監測擴增產(chǎn)物的積累，可以定量分析。

LAMP與qPCR相比有哪些不足？

由于LAMP方法與qPCR方法各自的特點(diǎn)，導致這兩種檢測手段分別有其不同的適用范圍。

與qPCR相比，LAMP有以下不足：

• 產(chǎn)物結構復雜：LAMP擴增產(chǎn)物呈現出高度分支的簇環(huán)結構，這種結構可能對產(chǎn)物的純化和后續分析造成一些挑戰

• 不適用于大片段擴增：LAMP技術(shù)相對適用于短片段的核酸擴增，不太適用于較長(cháng)片段的擴增，這一點(diǎn)與傳統PCR方法不同。

• 定量困難：LAMP技術(shù)的產(chǎn)物數量與起始模板數量之間的線(xiàn)性關(guān)系可能較差，因此在定量方面存在一定的局限性。

• 部分產(chǎn)物難以區分：LAMP反應產(chǎn)物包括多個(gè)簇環(huán)結構，其中有些結構可能與非特異性產(chǎn)物難以區分，可能對結果解釋帶來(lái)困擾。

LAMP：適用于快速、初步的檢測，如一些疾病的早期篩查，野外環(huán)境中的檢測等。

如：臨床中的一些疾病檢測試劑盒。

qPCR：在精確定量和定性檢測方面表現出色，廣泛用于病原體檢測、基因表達分析等。

如：支原體qPCR檢測試劑盒