普渡大学团队开发出ai-LAMP技术,将抗原检测与核酸扩增完美结合,实现20 fM超灵敏检测,让HIV早期筛查迈入新时代。
研究背景:当“快速”遇上“灵敏”,我们该如何抉择? 在抗击HIV/AIDS的全球战役中,早期诊断始终是阻断传播、改善预后的关键一环。然而,当前检测手段正面临一个棘手困境: HIV-1 p24抗原作为病毒核心蛋白,是早期感染的“哨兵”标志物。但它在急性感染期的浓度极低(可低至0.1 pg/mL以下),传统侧向层析免疫分析(LFIA)对其束手无策。
如何让试纸条既保持“快”的优势,又获得“准”的能力? 这正是普渡大学研究人员试图破解的难题。 研究亮点:ai-LAMP技术横空出世 2025年9月24日,普渡大学(Purdue University)魏尔登生物医学工程学院的研究团队在bioRxiv预印本平台发表了一项突破性成果。该研究由Jacqueline C. Linnes教授和Tamara L. Kinzer-Ursem教授共同指导,第一作者为Navaporn Sritong博士。 研究团队创新性地提出了抗体启动环介导等温扩增技术(antibody-initiated LAMP,简称ai-LAMP),巧妙地将抗原-抗体特异性识别与核酸高效扩增融为一体,实现了在简易试纸条上对蛋白质的超灵敏检测。
技术原理:当抗体“牵手”DNA 核心设计思路
研究人员设计了两类关键探针: 这两段DNA模板拥有6个核苷酸的互补重叠区,如同两块拼图,等待彼此靠近时完成拼接。 工作原理四步走
第一步:抗原识别当样本中存在HIV-1 p24抗原时,两种抗体探针同时结合到抗原的不同表位上,将两段DNA模板拉近。 第二步:模板完成近距离下,6个核苷酸的互补重叠区促使两段DNA模板杂交,形成完整的193 bp LAMP扩增模板。 第三步:信号扩增加入LAMP反应体系后,Bst 2.0 DNA聚合酶在恒温66°C条件下启动扩增,50分钟内生成海量DNA拷贝。 第四步:试纸条显色扩增产物两端分别标记FITC和生物素,通过侧向层析试纸条上的抗FITC抗体捕获,金纳米粒子-链霉亲和素复合物显色,形成肉眼可见的检测线。
关键发现:数据说话 灵敏度实现质的飞跃
检测下限(LOD):20 fM(相当于0.53 pg/mL或532 fg/mL) 动态范围:0.5 ~ 5×10⁵ pg/mL(跨越6个数量级) 灵敏度提升:相比现有HIV p24 LFIAs,灵敏度提高约40倍
作为对比,FDA批准的Determine™ HIV-1/2 Ag/Ab Combo试纸的LOD为25 pg/mL,ai-LAMP的灵敏度高出近50倍。
操作简便,用时合理
① 抗原-探针孵育:30分钟(室温) ② LAMP扩增:50分钟(66°C恒温) ③ 试纸条显色:5~15分钟
ai-LAMP技术的问世,为蛋白质即时检测领域开辟了一条全新赛道。它跳出了传统免疫层析“靠抗体硬扛”的灵敏度天花板,转而利用核酸扩增的天然优势实现信号放大,堪称“以子之矛,攻子之盾”的精妙设计。 在HIV防控从“治疗”转向“终结”的全球战略背景下,这种兼具高灵敏度和高可及性的检测技术,无疑为资源有限地区的早期筛查提供了新的可能。 当然,从实验室概念验证到真正走入社区筛查点,ai-LAMP还需跨越临床验证、规模化生产、成本控制等重重关隘。但至少,我们看到了一个值得期待的方向——在那里,灵敏与便捷不再是非此即彼的单选题。
Sritong N, Dips ALC, Tan E, Ejendal KFK, Kinzer-Ursem TL, Linnes JC. Antibody-Initiated Loop-Mediated Isothermal Nucleic Acid Amplification (ai-LAMP) as a New Biosensor for Antigen Detection. bioRxiv [Preprint]. 2025 Oct 13:2025.09.24.678293. doi: 10.1101/2025.09.24.678293. PMID: 41040340; PMCID: PMC12485760.
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