磁控微流控芯片用于埃博拉病毒核酸适配体的高效筛选及应用

注：文末有研究团队简介 及本文科研思路分析

埃博拉病毒是一种高致病性传染病，高亲和力和特异性的亲和试剂对其防控具有重要的意义。近日，武汉大学生物医学分析化学教育部重点实验室研究人员通过借助磁控微流控芯片，建立了一个针对埃博拉病毒核酸适配体的高效筛选平台。

核酸适配体因其具有体外筛选、化学合成等特点，能够为病毒的检测提供一种性能优异的亲和试剂。然而，核酸适配体的筛选效率是其广泛应用的一个重要瓶颈。为提高其筛选效率，严苛的筛选条件是其筛选效率提升的一个重要途径。微流控芯片由于其微尺度上进行物质操控的特点，为核酸适配体筛选条件的严苛控制提供了一个有利的操作手段。该团队通过磁控微流控芯片控制微量筛选靶标和减少背景吸附，建立了一个严苛的核酸适配体筛选平台，实现了埃博拉病毒核酸适配体的高效筛选及应用。

该筛选平台能同时对埃博拉病毒的膜蛋白（GP蛋白）和核蛋白（NP蛋白）进行双靶标筛选。同时，借助微区磁场对微量磁珠的操控，实现对筛选对象用量的严苛控制。该平台通过连续流冲洗磁珠上弱结合和非特异性结合的核酸，减少了背景吸附。利用光纤光谱仪的集成实现了筛选过程的实时监测和在线评估，使筛选过程更加可控。通过严苛筛选条件的控制，三轮筛选就获得了GP和NP蛋白的高性能的核酸适配体，并且筛选出的核酸适配体在高集成的磁控微流控芯片上成功用于了对埃博拉病毒的灵敏检测。该方法通过筛选与检测结合的策略有望为传染性疾病的防控提供一个很好的技术平台。

这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，文章的第一作者是武汉大学博士研究生洪少力。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Ebola Virus Aptamers: From Highly Efficient Selection to Application on Magnetism-Controlled Chips

Shao-Li Hong, Meng-Qi Xiang, Man Tang, Dai-Wen Pang, and Zhi-Ling Zhang

Anal. Chem., 2019, 91, 3367–3373, DOI: 10.1021/acs.analchem.8b04623

生物医学分析化学教育部重点实验室简介

“生物医学分析化学教育部重点实验室”依托武汉大学化学与分子科学学院分析化学国家重点学科（包括与生命科学学院和医学院长期合作基础上形成的“新型生物医学探针技术基础及应用”，国家自然科学基金委员会分析化学创新研究群体）创立。实验室一直致力于生物医学研究及临床诊断等相关的分析新方法研究，面向科学前沿和国家重大需求，完成和承担了基因芯片、微流控芯片、单细胞分析、生物活性物质（如神经递质）分析、纳米生物医学探针、量子点标记肿瘤成像诊断、病毒侵染历程研究的活体动态示踪与成像、复杂生物样品预处理、生物医学分析仪器等方面的一系列国家重大项目，包括国家“973”（首席单位2项）、“863”、“十五”攻关、国家自然科学基金重大、重点、创新群体、国家杰出青年科学基金等项目。同时，还承担了教育部重大、重点、创新团队等项目，在生物医学分析、毒品和兴奋剂检测、临床诊断研究以及分析试剂商品化等方面形成明显的优势。

科研思路分析

Q：这项研究想法是怎么产生的？

A：在前期工作中，我们基于微流控芯片开发了一个多功能的核酸适配体筛选平台。在此工作基础之上，我们进一步调研文献发现影响筛选效率的两个关键因素是控制筛选物质的用量和减少背景吸附，然而常规的筛选方法在这两方面上的控制具有一定的局限，因此，我们利用磁控微流控芯片微区磁场控制上的优势，构建一个严苛的筛选体系用于埃博拉病毒核酸适配的筛选。

Q：在研究过程中遇到的最大挑战在哪里？

A：研究过程中最大的挑战是如何控制和优化微量的筛选靶标，以及怎样在微流平台上结合多种物理场控制方式，减少筛选过程中非特异性吸附和提高筛选过程的控制。同时，筛选出来的适配体在应用中怎样高集成化的完成对病毒的检测，减少检测人员对高致病性病毒的接触，也是一个挑战。我们利用实验室多年在磁场操控上的基础，通过按需磁场的调控，实现了微量筛选靶标的控制以及多种功能单元（混合反应、分离和捕获）的集成。

Q：本项研究成果最有可能的重要应用有哪些？哪些领域的企业或研究机构最有可能从本项成果中获得帮助？

A：高致病性传染病（诸如埃博拉，SARS等）是当今世界人们生命健康的一个重要威胁，该研究通过构建高效的核酸适配体筛选平台，实现对高致病性病毒核酸适配体的高效筛选，通过筛选与检测相结合的策略，有望对相关疾病的防控提供帮助。