一种POCT核酸快检技术研发及在掺假肉检测中的应用

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目的:本研究使用通用引物介导的重组酶聚合酶扩增(recombinase polymerase amplification,RPA)结合特异性 CRISPR/Cas12a 体系,建立一种适用于现场即时检测(point-of-care testing,POCT)的核酸非定向快检技术,采用该技术,针对常见的牛羊肉中掺入猪、鸡、鸭肉的掺假肉制品,以荧光信号指示靶标,经过微流控装置整合,实现特异、灵敏、快速和多通量鉴别牛、羊、猪、鸡、鸭肉源的现场检测。方法:1)RPA通用引物与crRNA的设计和筛选:RPA通用引物不仅具备牛、羊、猪、鸡、鸭肉源基因的通用扩增能力,并且每个物种的扩增子中均需具备Cas12a的PAM位点与PAM位点后20-25 bp的特异性序列,用以设计牛、羊、猪、鸡、鸭的crRNA。引物通用性使用琼脂糖凝胶电泳进行验证,crRNA的特异性在方法2)中验证。2)建立RPA结合CRISPR/Cas12a体系的检测技术:验证CRISPR/Cas12a体系的反式切割活性,并优化体系中的组分配比和浓度;分别构建牛、羊、猪、鸡、鸭的特异性CRISPR/Cas12a体系,通过特异性实验明确通用引物介导的RPA反应结合CRISPR/Cas12a体系的可行性;对该检测技术的灵敏度和检测限进行测试。3)建立POCT技术:为便于上述检测技术在POCT中的应用,通过更换CRISPR/Cas12a体系中探针,使检测结果可以在紫外光下目视观察;设计两种微流控装置对RPA与CRISPR体系进行整合以建立集成化、多通路POCT核酸检测技术。采用该技术对肉源样本进行特异性考察、检测限测定与实际应用。结果:1)本研究成功筛选出一对RPA通用引物,能够有效扩增牛、羊、猪、鸡、鸭、驴、马、鼠、狐、兔、狗1 1个物种的靶基因;筛选出牛、羊、猪、鸡、鸭5个物种的特异性crRNA。2)通用引物介导的RPA反应结合CRISPR/Cas12a体系的检测技术可特异性检测目标肉源基因,在37℃,1h条件下,鉴定牛、羊、猪、鸡、鸭5种肉源,其灵敏度均达到10 pg;对牛掺猪、牛掺鸡、牛掺鸭和羊掺猪、羊掺鸡、羊掺鸭6种市场中最常见的掺假肉,均能检出1%的低价肉(猪、鸡、鸭)掺入。3)采用微流控芯片对RPA和CRISPR/Cas12a体系进行整合并实现多通量检测,从而建立POCT技术。在37℃,1h条件下,该技术对掺假肉的检测限为1%-5%,本研究建立的POCT技术可实际应用于市场中掺假肉制品的检测。结论:本研究成功建立了具备特异、灵敏、快速和多通量检测特点的POCT核酸快检技术,该技术可应用于牛羊肉中含有猪、鸡、鸭肉的掺假肉制品现场检测。
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