光控核酸扩增：让分子诊断“按光启动”| Advanced Genetics

传统核酸扩增技术如PCR和RAA在应用中常因反应一旦混合即启动，缺乏精确时间控制，导致背景扩增、假阳性及多样本不同步等问题，尤其在即时检测和高通量场景中尤为突出。针对这一挑战，河北农业大学等研究团队在Advanced Genetics上发表了题为《Light-Activated Nucleic Acid Amplification Systems Using Photo-caged DNA Polymerase or Primers》的研究，提出了一种光控启动的新型核酸检测体系。研究采用光笼化策略，通过两种互补方案实现反应的精确定时：一是利用非天然氨基酸和点击化学在DNA聚合酶上连接光敏阻断结构，使酶在黑暗条件下失活，仅当365 nm紫外光照射后去除阻断，恢复酶活性；二是设计带有NPOM光敏基团的引物，未照光时无法结合模板，光激活后方可启动扩增。实验证明，两种系统在黑暗环境下均有效抑制背景扩增，光照后迅速恢复高效扩增，并兼容RAA、Taq PCR和Pfu PCR等多种平台。研究还开发了集成紫外激活与实时荧光检测的便携式设备，实现“光激活+实时检测”一体化操作。该工作为核酸扩增提供了全新的时空控制方法，为基层医疗、野外检测等场景下的精准分子诊断奠定了基础，并推动了智能生物传感器和可编程分子系统的发展。未来若能扩展至可见光响应、多波长控制和微流控芯片，将促进分子诊断进入可编程时代。