Advanced Genetics | 等温条件下的核酸检测体系—论文

来源：Advanced Genetics 发布时间：2026/8/14 11:09:03

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Advanced Genetics | 等温条件下的核酸检测体系

研究背景

核酸检测技术是现代生物医学和公共卫生体系中的核心工具，在传染病诊断、肿瘤早筛、遗传病检测以及环境监测等领域发挥着不可替代的作用。长期以来，以PCR为代表的核酸检测技术依赖精密的热循环设备和复杂的实验条件，限制了其在资源有限地区和现场检测场景中的应用。近年来，等温核酸检测技术由于能够在恒定温度下完成核酸识别与信号放大，逐渐成为分子诊断领域的重要研究方向。随着CRISPR系统、DNAzyme以及多种分子工程工具的发展，研究者正在不断构建更加灵敏、快速且便携的核酸检测体系。

研究背景

近日，北京化工大学刘惠玉教授和苏昕教授团队在Advanced Genetics发表观点文章《Recognition, Signal Transduction, and Amplification of Nucleic Acids Under Isothermal Condition》。文章系统梳理了等温条件下核酸检测体系的关键技术模块，重点从识别（Recognition）、信号转导（Signal transduction）和信号增强（Amplification）三个方面进行了总结与分析。

正文

图1.等温核酸检测技术的概念框架

首先，文章讨论了不同类型的核酸识别工具，包括CRISPR-Cas系统、核酸酶驱动识别以及DNA分子结构驱动识别等策略，并分析了它们在特异性、单碱基分辨率以及序列限制等方面的特点。随后总结了常见的信号转导方式，如荧光、FRET、纳米材料比色体系以及G4/Hemin等信号读出策略，并讨论了这些读出方式在实际样本环境中的灵敏度、抗干扰能力和可视化潜力。同时，针对检测灵敏度需求，文章进一步区分了靶标预扩增（Target pre-amplification）与信号放大（Post-signal amplification）两类策略，并讨论了RPA、LAMP、RCA以及HCR、CHA等代表性方法在实际检测体系中的作用。此外，文章还讨论了数字化检测、CRISPR一体化诊断平台以及人工智能辅助信号解析等新兴趋势，展示了等温核酸检测体系在灵敏度、自动化和现场检测能力方面的快速发展。

总体而言，等温核酸检测技术正从单一检测策略向模块化、集成化和智能化方向发展。未来，随着新型识别模块的不断涌现、纳米材料与单分子检测技术的引入，以及人工智能在信号分析与系统设计中的应用，等温核酸检测有望在灵敏度、特异性和可及性方面取得进一步突破。尽管PCR仍然是实验室检测的金标准，但在即时检测（POCT）、现场检测和资源受限环境中，等温核酸检测技术有望成为重要补充甚至在特定场景下发挥更大优势。我们期待这些跨学科技术的融合，推动核酸检测向更加快速、精准和普及的方向发展。

论文信息

Recognition, Signal Transduction, and Amplification of Nucleic Acids Under Isothermal Condition

Zhaohui Qin, Jiaxin Li, Xin Su, Huiyu Liu

期刊名称：Advanced Genetics

DOI：10.1002/ggn2.202500057

原文链接：

https://doi.org/10.1002/ggn2.202500057

作者介绍

刘惠玉，北京化工大学生命科学与技术学院教授，博士生导师，国家杰出青年基金、国家优秀青年基金和牛顿高级学者基金获得者。2007年7月博士毕业于中国科学院理化技术研究所并留所工作，2013年9月至2014年9月在美国加州大学洛杉矶分校作访问学者，2015年11月起任北京化工大学教授。研究领域为生物医用材料，在Nat. Biotechnol.、Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.等国际期刊发表论文150篇，总引用15900余次，H指数59，授权发明专利18项，PCT国际专利2项。担任Wiley旗下Exploration期刊副主编（四位创刊人之一；2024年CiteScore: 27.8，全球排名前2%，在多学科领域中位居世界第4位），Adv. Nanocompos.副主编，Fundam. Res.、Aggregate、Mater. Des.编委，《无机化学学报》青年编委，中国医药生物技术协会纳米生物技术分会常务委员。曾获第十八届中国青年科技奖、北京市科学技术进步奖一等奖、北京市医学科技奖二等奖、中华医学科技奖青年科技奖、华夏医学科技奖科学技术奖一等奖，中国科学院卢嘉锡青年人才奖，北京市科技新星、京博科技奖-京博优秀博士论文奖优秀奖博士导师、中国生物物理学会“智美女科学家”创新基础研究奖等荣誉称号。全球2%顶尖科学家。

苏昕，北京化工大学生命科学与技术学院教授，博士生导师，国家级青年人才。长期从事单分子荧光检测与成像技术、体外诊断、生物传感与生物纳米技术研究，聚焦三大方向：体外诊断与分子标志物检测、高分辨生物成像技术、生物纳米检测平台。在Nat. Biotechnol.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano、Nano Lett、Nanoscale Horiz.等国际期刊以第一或通讯作者发表论文50余篇，授权国家发明专利6项。入选“万人计划青年拔尖人才”（2023），持国家自然科学基金面上项目、青年项目、北京市自然科学基金、国家重点研发计划课题等10余项，承担了多个高水平科研平台和协同创新项目。曾获“朱良漪仪器创新奖”、“北京市青年骨干教师”等荣誉，兼任中国中西医结合学会检验医学专委会委员及期刊Exploration等青年编委。