综述:传染病分子诊断

【字体: 时间:2025年09月22日 来源:Clinica Chimica Acta 2.9

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  本综述系统梳理了传统与前沿分子诊断技术在传染病检测中的应用与发展。文章重点探讨了PCR(qPCR/RT-PCR)、等温扩增(LAMP/RPA)、二代测序(NGS)、数字PCR(ddPCR)、CRISPR诊断及适配体传感器等技术的原理、优势及临床转化前景,为感染性疾病精准诊断提供重要参考。

分子诊断技术在传染病检测中的演进与展望

引言

传染病病原体的精准检测是疾病防控的核心环节。传统基于培养、生化反应和免疫学的方法虽广泛应用,但存在耗时长、灵敏度有限及自动化程度低等局限性。随着1985年PCR技术的诞生,分子诊断技术开启了病原体检测的新纪元,特别是在COVID-19大流行中,核酸扩增技术以其高灵敏度、快速响应的特点成为关键诊断工具。

聚合酶链反应(PCR)技术

作为核酸检测(NAT)的基石,PCR技术已衍生出多种改进型方法。常规PCR通过引物介导的特异性扩增,可实现病原体核酸的检测,但其依赖电泳检测,定量能力较弱。定量PCR(qPCR)通过实时监测荧光信号,实现对模板的绝对定量,广泛应用于病毒载量监测和细菌感染诊断。逆转录PCR(RT-PCR)则专为RNA病毒设计,通过先将RNA反转录为cDNA再进行扩增,成为呼吸道病毒(如SARS-CoV-2)诊断的金标准。此外,巢式PCR(Nested PCR)通过两轮扩增提高特异性,多重PCR(Multiplex PCR)则可在单反应中同时检测多种病原体,显著提升检测效率。

新兴技术与即时诊断(POCT)

世界卫生组织(WHO)提出的ASSURED标准(经济、灵敏、特异、用户友好、快速、稳健、无需复杂设备、可交付)推动了POCT技术的发展。环介导等温扩增(LAMP)和重组酶聚合酶扩增(RPA)等等温扩增技术无需热循环仪,在恒定温度下即可快速扩增核酸,极大降低了设备依赖,适用于基层医疗机构和现场筛查。CRISPR-Cas系统通过其核酸酶活性(如Cas12a/Cas13a)在识别特定序列后切割报告分子,实现高特异性检测,且可与等温扩增联用提升灵敏度。微流控平台整合样本制备、扩增与检测于一体,进一步实现了“样本入-结果出”的自动化诊断。适配体(Aptamer)作为一种人工合成的核酸适配体,可通过特异性结合病原体蛋白或小分子,被开发为新型生物传感器,在感染标志物检测中展现出潜力。

高通量测序与精准诊断

二代测序(NGS)技术包括宏基因组测序(mNGS)和全基因组测序(WGS),能够无偏倚地检测样本中所有核酸序列,尤其适用于未知病原体鉴定、毒力基因分析和耐药机制研究。其在爆发性感染疫情溯源和复杂感染(如脓毒症)诊断中具有不可替代的优势。液滴数字PCR(ddPCR)通过将反应体系分割为数千个微滴,实现绝对定量与罕见突变检测,在低载量病原体(如潜伏感染病毒)监测中表现突出。

未来方向与挑战

分子诊断正朝着集成化、自动化和便携化方向发展。多技术融合平台(如LAMP-CRISPR联用、微流控-dPCR整合)将成为下一代诊断工具的核心。同时,降低成本、简化操作、提升偏远地区可及性是实现全球健康公平的关键。尽管分子技术具有高灵敏度,但仍需注意污染控制、结果标准化及生物信息学分析能力的同步提升。

结论

分子诊断技术已深刻改变传染病检测范式。从传统PCR到CRISPR,从中心化实验室到床旁检测,技术创新持续推动诊断精度与效率的提升。未来,多学科交叉与临床需求驱动将进一步催化分子诊断在个性化医疗和公共卫生中的应用边界。

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