新型等温PCR方法|约翰霍普金斯大学团队希望推进商业化

约翰霍普金斯大学的一个研究小组已经开发出一种新的PCR方法，可以在单一温度下运作。该团队希望启动一家初创公司，将基于该方法的家庭用分子诊断法商业化。

螺旋酶是一种分子马达，可以解开核酸的拉链，将链子分开以实现DNA修复或复制。它们通常与DNA稳定地啮合大约五个碱基对。但是，在2015年，生物物理学家Taekjip Ha和他在JHU的团队使用分子内交联来设计一种可以解开数千个碱基对而不脱落的螺旋酶。

Ha教授在接受采访时说：“我们制造了一种自然界中不存在的超级酶，我们开始思考潜在的生物技术应用。”

Ha教授和他的同事们随后进一步研究了这种方法，将其与一种单链DNA结合蛋白（或SSB）结合起来，以防止重新剥落。该研究的结果上周发表在《Nature Communications》上。

我们可以使用SSB-螺旋酶来辅助快速PCR，这种方法被称为SHARP，SSB-螺旋酶可以解开DNA，从而加载下一轮引物，这样就需要在PCR机器中使用加热来使DNA变性了，而且，即使在前一个循环完成之前，下一个循环也可以继续。

该反应是等温的，温度保持在恒定的65°C。这个温度只比温热的开水高一点，使该方法在许多类型的环境中都可以使用。

SHARP也与其他等温方法不同。环路介导的等温扩增法‘产生了一棵圣诞树’，而不是有用的DNA，而重组酶聚合酶扩增法可以产生DNA，但只有约200个碱基对的短链。另一种等温方法，即所谓的螺旋酶依赖性扩增，使用了螺旋酶，并已在商业和学术上用于诊断开发，但它只能扩增约100个碱基对的片段。

而SHARP酶可以产生长达6000个碱基对的DNA分子，同时它很容易制造，因为它只需要在大肠杆菌中表达。

SHARP方法可用于许多类型的PCR反应，但可能需要对一些试剂进行调整。特别是需要选择合适的聚合酶，Ha教授表示：“我们测试了几种DNA聚合酶，并找到了一种能与我们的检测方法很好地配合的聚合酶。”

在Nat Comm的研究中，该团队展示了该方法能够以质粒的形式产生功能性DNA，从而赋予细胞抗生素抗性。他们还用它来扩增基因组DNA的片段。

研究人员已经证明，在进行基于Cas9的基因编辑后，可以用这个方法扩增相关的基因组区域，并进行Sanger测序或下一代测序来读取编辑的结果。

除了超级螺旋酶之外，该方法中使用的所有试剂目前都是通用试剂，并不受知识产权保护，而且很容易大批量制造，因此该方法最昂贵的部分可能是对热水浴的投资。总的来说，这可能是一项非常低成本的技术。

Momcilo Gavrilov是Ha教授实验室的研究员，也是霍尼韦尔公司开发诊断技术的研发科学家，他正与Ha教授实验室的研究生Taylor Cottle一起研究SHARP技术的潜在商业化计划。

在一封电子邮件中，Gavrilov说约翰霍普金斯大学的技术风险投资办公室目前有能力授权该技术，而且，“我们正在与JHTV密切合作，以了解更多关于我们可以为潜在的创业公司授权该技术的条件”。

这家初创公司将被称为SHARP诊断公司，其目的是逐步实现该方法的商业化，首先是为研究实验室提供SHARP套件，然后扩大到利用该方法的家庭诊断测试。该团队最近在JHU的HopStart演讲比赛中因其商业计划而获得了奖项。

自从上周Nat Comm论文发表以来，研究人员也看到了业内人士对对该方法表现出了极大的兴趣。

这项研究被下载了近4万次，而且一条链接到SHARP研究，并且写着挑衅性文字的推特“PCR仪的末日”，已经被转发了2000多次。

研究人员还收到了几份索取材料的请求，他们已经在向其他想要测试它的人提供超级螺旋酶，向实验室和公司发送等分试样或质粒，而且一家风险投资公司也联系了Ha，该公司发现了这项研究并正在考虑投资。

Ha教授说：“对于一篇论文来说，它在短时间内产生了相当多的兴趣。如果你能在人们使用PCR的大多数事情上用这种方法取代PCR机器，这可能是件大事。”