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Ratiometric PCR in a Portable Sample-to-Result Device for Broad-Based Pathogen Identification
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2022-06-21 , DOI: 10.1021/acs.analchem.2c01357 Fan-En Chen 1 , Alexander Y Trick 1 , Alexander C Hasnain 1 , Kuangwen Hsieh 2 , Liben Chen 2 , Dong Jin Shin 2 , Tza-Huei Wang 1, 2, 3
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2022-06-21 , DOI: 10.1021/acs.analchem.2c01357 Fan-En Chen 1 , Alexander Y Trick 1 , Alexander C Hasnain 1 , Kuangwen Hsieh 2 , Liben Chen 2 , Dong Jin Shin 2 , Tza-Huei Wang 1, 2, 3
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Polymerase chain reaction (PCR)-based diagnostic testing is the gold standard method for pathogen identification (ID) with recent developments enabling automated PCR tests for point-of-care (POC) use. However, multiplexed identification of several pathogens in PCR assays typically requires optics for an equivalent number of fluorescence channels, increasing instrumentation’s complexity and cost. In this study, we first developed ratiometric PCR that surpassed one target per color barrier to allow multiplexed identification while minimizing optical components for affordable POC use. We realized it by amplifying pathogenic targets with fluorescently labeled hydrolysis probes with a specific ratio of red-to-green fluorophores for each bacterial species. We then coupled ratiometric PCR and automated magnetic beads-based sample preparation within a thermoplastic cartridge and a portable droplet magnetofluidic platform. We named the integrated workflow POC-ratioPCR. We demonstrated that the POC-ratioPCR could detect one out of six bacterial targets related to urinary tract infections (UTIs) in a single reaction using only two-color channels. We further evaluated POC-ratioPCR using mock bacterial urine samples spiked with good agreement. The POC-ratioPCR presents a simple and effective method for enabling broad-based POC PCR identification of pathogens directly from crude biosamples with low optical instrumentation complexity.
中文翻译：
便携式样本到结果设备中的比率 PCR 用于广泛的病原体鉴定
基于聚合酶链反应 (PCR) 的诊断测试是病原体鉴定 (ID) 的金标准方法，最近的发展使自动 PCR 测试能够用于床旁 (POC)。然而，在 PCR 检测中对多种病原体进行多重鉴定通常需要具有相同数量荧光通道的光学器件，从而增加了仪器的复杂性和成本。在这项研究中，我们首先开发了比例 PCR，每个颜色障碍超过一个目标，以允许多重识别，同时最大限度地减少光学组件，以实现经济实惠的 POC 使用。我们通过使用荧光标记的水解探针放大致病靶点来实现这一点，每种细菌物种的红绿荧光团具有特定的比例。然后，我们将比率 PCR 和基于自动磁珠的样品制备结合在热塑性墨盒和便携式液滴磁流体平台内。我们将集成工作流程命名为 POC-ratioPCR。我们证明，POC-ratioPCR 可以在仅使用两种颜色通道的单一反应中检测六种与尿路感染 (UTI) 相关的细菌靶标中的一种。我们使用添加有良好一致性的模拟细菌尿液样本进一步评估了 POC-ratioPCR。POC-ratioPCR 提供了一种简单有效的方法，可以直接从粗生物样品中进行广泛的 POC PCR 鉴定，光学仪器复杂性低。我们证明，POC-ratioPCR 可以在仅使用两种颜色通道的单一反应中检测六种与尿路感染 (UTI) 相关的细菌靶标中的一种。我们使用添加有良好一致性的模拟细菌尿液样本进一步评估了 POC-ratioPCR。POC-ratioPCR 提供了一种简单有效的方法，可以直接从粗生物样品中进行广泛的 POC PCR 鉴定，光学仪器复杂性低。我们证明，POC-ratioPCR 可以在仅使用两种颜色通道的单一反应中检测六种与尿路感染 (UTI) 相关的细菌靶标中的一种。我们使用添加有良好一致性的模拟细菌尿液样本进一步评估了 POC-ratioPCR。POC-ratioPCR 提供了一种简单有效的方法，可以直接从粗生物样品中进行广泛的 POC PCR 鉴定，光学仪器复杂性低。
更新日期：2022-06-21
中文翻译：
便携式样本到结果设备中的比率 PCR 用于广泛的病原体鉴定
基于聚合酶链反应 (PCR) 的诊断测试是病原体鉴定 (ID) 的金标准方法，最近的发展使自动 PCR 测试能够用于床旁 (POC)。然而，在 PCR 检测中对多种病原体进行多重鉴定通常需要具有相同数量荧光通道的光学器件，从而增加了仪器的复杂性和成本。在这项研究中，我们首先开发了比例 PCR，每个颜色障碍超过一个目标，以允许多重识别，同时最大限度地减少光学组件，以实现经济实惠的 POC 使用。我们通过使用荧光标记的水解探针放大致病靶点来实现这一点，每种细菌物种的红绿荧光团具有特定的比例。然后，我们将比率 PCR 和基于自动磁珠的样品制备结合在热塑性墨盒和便携式液滴磁流体平台内。我们将集成工作流程命名为 POC-ratioPCR。我们证明，POC-ratioPCR 可以在仅使用两种颜色通道的单一反应中检测六种与尿路感染 (UTI) 相关的细菌靶标中的一种。我们使用添加有良好一致性的模拟细菌尿液样本进一步评估了 POC-ratioPCR。POC-ratioPCR 提供了一种简单有效的方法，可以直接从粗生物样品中进行广泛的 POC PCR 鉴定，光学仪器复杂性低。我们证明，POC-ratioPCR 可以在仅使用两种颜色通道的单一反应中检测六种与尿路感染 (UTI) 相关的细菌靶标中的一种。我们使用添加有良好一致性的模拟细菌尿液样本进一步评估了 POC-ratioPCR。POC-ratioPCR 提供了一种简单有效的方法，可以直接从粗生物样品中进行广泛的 POC PCR 鉴定，光学仪器复杂性低。我们证明，POC-ratioPCR 可以在仅使用两种颜色通道的单一反应中检测六种与尿路感染 (UTI) 相关的细菌靶标中的一种。我们使用添加有良好一致性的模拟细菌尿液样本进一步评估了 POC-ratioPCR。POC-ratioPCR 提供了一种简单有效的方法，可以直接从粗生物样品中进行广泛的 POC PCR 鉴定，光学仪器复杂性低。
京公网安备 11010802027423号