一文概览：核酸分子杂交仪

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鹏哥

2023-8-22 09:13 248人浏览 0人回复

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摘要

今年6月15日，凯普生物宫颈癌HPV筛查第一证获NMPA批准。这条新闻，占据了那一周国内IVD热搜榜。由此延伸出一个问题：这款试剂，用什么仪器检测？借此新闻，引出本文主题：核酸分子杂交仪。图1所示，目前国内有14个厂 ...

今年6月15日，凯普生物宫颈癌HPV筛查第一证获NMPA批准。这条新闻，占据了那一周国内IVD热搜榜。由此延伸出一个问题：这款试剂，用什么仪器检测？

借此新闻，引出本文主题：核酸分子杂交仪。图1所示，目前国内有14个厂家，32个型号仪器获NMPA注册批准。其中，近80%的核酸分子杂交仪产地在广东省。无独有偶，绝大多数该款仪器，主要用于HPV项目检测。这类小众仪器，开发厂家少，研究资料更少。

△图1：国内核酸分子杂交仪厂家及仪器型号

核酸分子杂交仪，属于分子生物学分析设备的一种。注册编码为：2205-05。医疗器械管理类别为：Ⅱ类。通常由控温模块和控制面板模块等组成。原理一般为碱基互补原则。预期用途是核酸分子的杂交。常见注册名称为：核酸分子杂交仪、全自动核酸分子杂交仪、恒温杂交仪。

△图2：核酸分子杂交仪注册编码

核酸分子杂交技术，本质上基于碱基互补配对原则，是用标记的已知DNA或RNA片段（探针）来检测样本中未知核酸序列的方法。核酸分子杂交技术是指具有一定同源性的原条核酸单链在一定的条件下（适宜的温度及离子强度等）可按碱基互补形成双链。杂交的双方是待测核酸序列及探针 , 待测核酸序列可以是克隆的基因征段，也可以是未克隆化的基因组 DNA 和细胞总 RNA。核酸探针是指用放射性核素、生物素或其他活性物质标记的，能与特定的核酸序列发生特异性互补的已知 DNA 或 RNA 片段。根据其来源和性质可分为 cDNA 探针、基因组探针、寡核苷酸探针、RNA 探针等。

1975年，Edwin Southern 发明了一种简单有效的DNA分子杂交分析方法，很具有里程碑意义，所以命名为Southern印迹杂交技术。利用该技术，可以检测在基因组中某一特定基因是否存在及其大小、数量等。后来随着技术发展，NC膜、基因芯片技术的应用，让分子杂交反应自动化程度，获得快速提高。

和免疫反应类似，杂交按反应环境，有两种类型：固相杂交和液相杂交。固相杂交，是将参加反应的一条核酸单链，固定在固体支持物上，一条反应核酸游离在溶液中。液相杂交，是两条核酸链都在溶液中。前者优点多，最为常用。未杂交的游离片段可容易漂去，能提高反应准确性。常用固相支持物有：NC膜、尼龙膜、乳胶颗粒、磁珠和微孔板等。

这里需要提及的是：凯普生物的导流杂交技术（图3）。其在2000年左右，申请了美国发明专利（5741647、6020187）。这项技术，在使用较小反应体积情况下，通过外力使目的DNA主动导流穿入杂交膜孔径中，提高杂交速度和效率，降低杂交背景。这让黄工想起了，纳米孔测序技术。

△图3：凯普生物导流杂交技术

如图4所示，杂交反应的过程，是指标记的样品和芯片上的靶基因杂交，然后用激光共聚焦扫描仪或CCD相机，拍摄反应图像荧光信号，进行读取分析的过程。前述固相杂交反应，具体又可以分为：Southern印迹杂交、Northern印迹杂交、原位杂交、斑点杂交、固相夹心杂交等几种模式。

△图4：一款生物芯片反应阅读仪工作原理图

根据实验需求，可将分子杂交仪分6大类：用于大容量的分子杂交仪；用于Southern或者Northern技术点杂交的杂交仪；用于小容量的核酸杂交仪；微孔板原位杂交仪；载玻片原位杂交和平板杂交仪；Western杂交仪。按照自动化程度，可将分子杂交仪分3大类：普通分子杂交仪、半自动分子杂交仪、全自动分子杂交仪。

普通分子杂交仪，主要是恒温箱+振荡或旋转式可转动机构；半自动分子杂交仪，后续的孵育、显色过程，需要人工参与；而全自动分子杂交仪，既解放人工又提高了准确性，这类主要用于基因芯片产品，反应全过程均自动化进行：杂交、洗膜、孵育、显色等。

接下来，向大家介绍图1所示厂家及一款代表机型。

01：凯普生物

具有精确的自动加样、温度控制功能，机械臂自动完成加样步骤，实现杂交全自动化。