研究人员开发了一种光诱导DNA检测方法，可以快速进行PCR-free基因分析。该技术在仅五分钟内提供超灵敏的突变检测，降低了成本并简化了测试。该方法在医疗、环境保护和个人健康监测方面具有重要潜力。
自COVID-19以来，PCR基因分析备受关注，但光现在进一步促进了PCR-free方法。
大阪市立大学的科学家们开发了一种光诱导DNA检测技术，使用异质探针颗粒，能够在无需PCR扩增的情况下实现超灵敏和超快速的基因分析。此项进展为医疗、环境科学和便携式诊断中的更快、更便宜和更精确的基因分析指明了方向。
作为分析DNA变化的一种手段，基因检测——这是诊断传染病、检测早期癌症、验证食品安全和分析环境DNA所必需的——长期以来一直依赖PCR（聚合酶链反应）作为金标准。自COVID-19疫情以来，“PCR”一词已成为我们共同的词汇。但正如那些经历过的人所知道的，PCR检测既不便宜也不快；它们通常需要集中实验室、笨重设备和经过特殊培训的人员。
“我们的方法可以在无需PCR的情况下检测DNA，”大阪市立大学光诱导加速系统研究所（RILACS）的项目讲师丰内修一、代理主任德永志保和主任饭田拓也作为本研究的主要作者写道。
与通过制作数百万个目标DNA拷贝进行检测的PCR不同，该方法通过浓缩DNA并通过强光学力和光热效应提升特异性来直接检测DNA。
研究团队开发了一个系统，使用包括金纳米颗粒和聚苯乙烯微颗粒在内的异质探针颗粒。这些探针是设计为与目标DNA中的互补序列杂交或结合的短已知DNA序列。这个被称为DNA杂交的过程使得匹配的链条能够结合在一起，从而通过荧光使配对可检测。
研究人员随后用激光光照射含有目标DNA和探针颗粒的溶液。当颗粒尺寸与激光波长匹配时，会发生一种称为Mie散射的现象，产生光学力，移动颗粒并加速DNA杂交。金纳米颗粒吸收激光光，产生局部热量或光热效应，以进一步增强杂交特异性。
“仅使用约五分钟的激光照射，我们的方法展现了准确突变检测的巨大潜力，其灵敏度比数字PCR高出一个数量级，”丰内、德永和饭田写道。
通过消除PCR扩增的需求，这种方法降低了成本，简化了测试，并加快了结果，使得基因分析在日常生活应用中变得更加可及——从医疗和食品安全到环境保护和个人健康追踪。
“我们旨在将这一PCR-free技术应用于高灵敏度癌症诊断、量子生命科学研究，甚至家庭或环境DNA测试，”饭田说。
这项研究发表在ACS Sensors上。
