핵산 시험

Nucleic acid test
"NAAT"가 여기로 리디렉션된다.Na'at, Na'at(마을) 또는 Naat(동음이의)와 혼동하지 말 것.
로타바이러스

핵산 검사(NAT)는 특정 핵산 염기서열을 검출하기 위해 사용되는 기법이며, 따라서 대개 특정 종의 생물이나 아종을 검출하고 식별하기 위해 사용되는 기법이며, 종종 혈액, 조직, 소변 등에서 병원체 역할을 하는 바이러스나 박테리아. NAT은 유전자 물질(RNA 또는 DNA)을 검출한다는 점에서 다른 검사와는 다르다.항원 또는 항체 없음.유전 물질을 검출하면 항원 및/또는 항체를 검출하면 혈류에서 나타나기 시작하는 데 시간이 필요하기 때문에 질병의 조기 진단이 가능하다.[1]특정 유전 물질의 양이 대개 매우 적기 때문에, 많은 NAT은 유전 물질을 증폭하는 단계(즉, 복제본을 많이 만드는 단계)를 포함한다.이러한 NAT을 핵산 증폭 테스트(NAATs)라고 한다.중합효소 체인 반응(PCR), 스트랜드 변위 측정(SDA) 또는 전사 매개 측정(TMA)을 포함한 여러 가지 증폭 방법이 있다.[2]

사실상 모든 핵산 증폭 방법과 검출 기술은 왓슨-크릭 베이스 페어링의 특수성을 이용한다. 단 가닥 프로브 또는 프라이머 분자는 보완 가닥의 DNA 또는 RNA 표적 분자를 포착한다.따라서 탐촉자 Strand의 설계는 검출의 민감도와 특수성을 높이는 데 매우 중요하다.그러나, 다양한 인간 질병의 유전적 기초를 이루는 돌연변이는 보통 정상 핵산과 약간 다르다.흔히 이들은 삽입, 삭제, 단일 뉴클레오티드 다형성(SNP) 등 단일 베이스에서만 다르다.이 경우 탐침-표적 결합의 불완전성이 쉽게 발생하여 병원성 균주와 일치하는 변종을 오인하는 등 거짓 양성 결과가 발생할 수 있다.많은 연구가 단일 베이스의 특수성을 달성하는 데 전념해왔다.

진보

해당 시퀀스를 가진 핵산(DNA와 RNA) 가닥이 쌍으로 된 체인에 달라붙어 벨크로가 옷 건조기에 떨어진 것처럼 지퍼를 채운다.그러나 체인의 각 노드는 그다지 끈적거리지 않기 때문에, 이중 가닥 체인은 주위 진동의 영향을 받아 지퍼를 풀고 다시 지퍼를 채우는 (열 소음 또는 브라운 운동이라고 한다.)의 영향을 받아 계속해서 파트웨이가 오고 있다.긴 짝은 더 안정적이다.핵산 테스트는 "프로브"를 사용하는데, 그것은 짧은 가닥이 붙어 있는 긴 가닥이다.긴 프라이머 스트랜드에는 검출되는 질병 유기체의 "대상" 스트랜드에 해당하는 (완성) 시퀀스가 있다.질병 가닥은 긴 프라이머 가닥의 노출된 부분("토우홀드"라고 불림)에 단단히 붙어 있다가 조금씩 탐침의 짧은 "보호자" 가닥을 치환한다.결국 짧은 보호자 가닥은 무엇에도 얽매이지 않고, 묶이지 않은 짧은 프라이머는 검출이 가능하다.이 절의 나머지 부분은 이 과정을 유용한 시험으로 미세 조정하는데 필요한 연구의 일부 이력을 제공한다.

2012년 인의 연구회는 핵산 혼합의 특수성을 최적화하는 논문을 발표하였다.[3]그들은 사전 혼합된 보완 Strand C와 보호 Strand P로 구성된 'toehold 교환 프로브(PC)'를 도입했다.보완 가닥은 보호자 가닥보다 길어서 끝에 묶이지 않은 꼬리가 있다.보완은 목표 순서와 완벽하게 보완된다.올바른 대상(X)이 토홀드 교환 프로브(PC)와 반응하면 P가 방출되고 하이브리드 제품 XC가 형성된다.반응의 표준 자유 에너지(∆)는 0에 가깝다.반면 토홀드 교환 탐침(PC)이 가짜 표적(S)과 반응하면 전방으로 반응이 일어나지만 표준 자유 에너지는 열역학적으로 덜 유리하도록 증가한다.표준 자유 에너지 차이(∆∆)는 수율에서 분명한 차별을 줄 수 있을 만큼 충분히 중요하다.차별 요인 Q는 올바른 목표 하이브리드화의 수율을 가상 목표 하이브리드화의 수율로 나눈 값으로 계산된다.인 위원장 일행은 5개의 정확한 표적과 55개의 가짜 표적(교체, 삭제, 삽입)을 가진 서로 다른 토홀드 교환 탐침 실험을 통해 이들 탐침의 차별인자가 중위수 26과 3에서 100 + 사이라는 결론을 내렸다.프로브는 10 °C에서 37 °C까지, 1 mM에서 47 mM까지, 핵산 농도는 1 nM에서 5 M까지 강력하게 기능한다.그들은 또한 토홀드 교환 탐침이 RNA 검출에서도 강하게 작용한다는 것을 알아냈다.

그 후 더 많은 연구가 진행되었다.2013년, Seelig의 그룹은 발가락 홀드 교환 반응을 이용하는 형광 분자 탐침에 관한 논문을 발표했다.[4]이를 통해 정확한 대상과 SNP 대상을 광학적으로 검출할 수 있었다.대장균에서 유래한 샘플에서도 SNP 검출에 성공했다.

2015년 데이빗 그룹은 '경쟁적 컴포지션'[5]이라는 시스템을 도입해 단일 뉴클레오티드 변형(SNV)의 선택성이 극도로 높은(1,000+)을 달성했다.이 시스템에서 그들은 SNV와 와일드타입(WT)의 시퀀스, 프로브와 싱크 설계 아키텍처, 시약 농도 및 검사 조건에 따라 달라지는 최적의 매개변수 값을 예측하기 위해 기반 혼합 공정의 운동 반응 모델을 구성했다.그들의 모델은 44개의 암 관련 DNA SNV에 대해 890배 선택성 중위수에 성공했고, 최소 200개로 이전의 하이브리드화 기반 분석보다 최소 30배 향상되었다.또한 PCR에 이어 인간 유전체 DNA에서 낮은 VAF 시퀀스를 분석하는 데 이 기술을 적용했으며 합성 RNA 시퀀스에 직접 적용했다.

이들은 전문성을 바탕으로 블로커 변위 증폭(BDA)이라는 새로운 PCR 방식을 개발했다.[6]대략 20nt의 윈도우 내 모든 시퀀스 변형을 와일드타입 시퀀스보다 1000배 이상 선택적으로 증폭시켜 원래 0.1%의 알레르기로 수백 개의 전위 변형을 쉽게 검출하고 정량화할 수 있는 온도-로버스트 PCR이다.BDA는 56 °C에서 64 °C 사이의 안네 온도에서 유사한 농축 성능을 달성한다.이러한 온도 강건성은 게놈 전체에 걸쳐 다양한 변종의 다중 농축을 촉진하며, 게다가 희귀한 DNA 변종 검출에 저렴하고 휴대 가능한 열전생 기구를 사용할 수 있게 한다.BDA는 폐암 환자의 혈장에서 채취한 임상 세포가 없는 DNA 샘플을 포함한 샘플 유형에 대해서도 검증되었다.

적용들

  • Gonococcal 및 기타 Neisserial 감염 진단:검출하기 위한 특정 N. 고노루아 DNA 또는 RNA 시퀀스의 증폭.[7]
  • 요로성 C. 트라코마티스 감염[8] 진단
  • 미코박테리움 결핵[9] 검출
  • HIV RNA 또는 DNA[10] 검출
  • 주노틱 코로나비루스[11] 검출
  • SARS-CoV-2 진단 테스트

참조

  1. ^ "What is the nucleic acid test (NAT)?". American Red Cross.
  2. ^ Peter A. Leone, Joseph A. Duncan (2011). Tropical Infectious Diseases: Principles, Pathogens and Practice (Third Edition). Philadelphia: Elsevier. pp. 184–190.
  3. ^ Peng Yin, David Zhang (2012). "Optimizing the specificity of nucleic acid hybridization". Nature Chemistry. 4 (3): 208–214. Bibcode:2012NatCh...4..208Z. doi:10.1038/NCHEM.1246. PMC 4238961. PMID 22354435.
  4. ^ Georg Seelig, Sherry Chen (2013). "Conditionally fluorescent molecular probes for detecting single base changes in double-stranded DNA". Nature Chemistry. 5 (9): 782–789. Bibcode:2013NatCh...5..782C. doi:10.1038/NCHEM.1713. PMC 3844531. PMID 23965681.
  5. ^ David Zhang, Juexiao Sherry Wang (2015). "Simulation-guided DNA probe design for consistently ultraspecific hybridization". Nature Chemistry. 7 (7): 545–553. Bibcode:2015NatCh...7..545W. doi:10.1038/NCHEM.2266. PMC 4479422. PMID 26100802.
  6. ^ David Zhang, Lucia R. Wu (2017). "Multiplexed enrichment of rare DNA variants via sequence-selective and temperature-robust amplification". Nature Biomedical Engineering. 1 (9): 714–723. doi:10.1038/s41551-017-0126-5. PMC 5969535. PMID 29805844.
  7. ^ Peter A. Leone, Joseph A. Duncan (2011). Tropical Infectious Diseases: Principles, Pathogens and Practice (Third Edition). Philadelphia: Elsevier. pp. 184–190.
  8. ^ Fan, Huizhou (2015). Molecular Medical Microbiology (Second Edition). Academic Press. pp. 1449–1469.
  9. ^ Ridderhof, John C (2009). Tuberculosis. Elsevier. pp. 738–745.
  10. ^ Gillespie, Susan L. (2013). Clinical Immunology (Fourth Edition). Elsevier. pp. 465–479.
  11. ^ Schmidt, Michael; Brixner, Veronika; Ruster, Brigitte; Hourfar, Michael K.; Drosten, Christian; Preiser, Wolfgang; Seifried, Erhard; Roth, W. Kurt (April 2004). "NAT screening of blood donors for severe acute respiratory syndrome coronavirus can potentially prevent transfusion associated transmissions". Transfusion. 44 (4): 470–475. doi:10.1111/j.1537-2995.2004.03269.x. ISSN 0041-1132. PMC 7201871. PMID 15043560.
  12. ^ CDC (2020-02-11). "Labs". Centers for Disease Control and Prevention. Retrieved 2021-09-01.