高致病性病原微生物微流控芯片 高通量快速检测技术
顾大勇
-/高技术服务
高致病性病原微生物大多数具有感染力强、传播快、潜伏期短和发病急等特点，所引起的疾病
病原学复杂，给人类的健康、社会的稳定以及畜牧业安全等带来极大的威胁。例如2003年非典事件，肆虐全球，
波及32个国家和地区，死亡率达到9.6%。2007年爆发的由"猪蓝耳病"变异病毒引起的"高致病性猪蓝耳病"是一种
急性高致死性疫病，成年病猪死亡率可达30%，仔猪发病死亡率可高达70%，引起养猪业的巨大损失；2009年3月
份在墨西哥爆发猪流感H1N1疫情H1N1，随后蔓延全球； 2013年H7N9禽流感病毒亚型在中国华东地区出现，H7N9
禽流感病毒的爆发严重威胁公众健康，但目前预防和控制人感染H7N9禽流感的治疗策略仍非常有限。当前，一些
高致病性病原微生物已经跨越了种属之间的障碍，不定期在人类中爆发成为越来越常见的现象。这促使相关部门
需要采用日常监控技术与疫情应急准备双管齐下来控制疾病的疫情和保障公共安全。对于任何传染性疾病的出
现, 及时检测和鉴定病原体是有效控制疫情及选择合理治疗方案的关键。因此，建立针对病原体感染和突发性自
然疫情的高通量病原体快速检测技术体系已成为当务之急。●项目主要研发内容：项目课题组在前期的研究工作
中，完成了一系列基因芯片和微流控芯片检测病原体的研究工作：结核快速特异性新型诊断技术研究:基于IGRA
的细胞微流控-SPR芯片技术、肠道传染病病原体可视化基因芯片检测技术的研究、基于蛋白芯片的人类和禽类禽
流感病毒并行检测试剂盒的研究、可视化生物芯片检测技术研究及在口岸传染病监测检测中的应用，高致病性呼
吸道病毒新型SPR检测系统的研制等。本项目将在前期的研究基础上进一步集中各种优越的智力资源，发展出一
种基于微流控芯片与射流电子技术，即利用微流控芯片将当今世界上成熟的两种先进的分子生物学技术——多重
PCR与microarray(生物芯片)整合形成芯片实验室（lab on chip），可一次对数十种高致病性病原微生物进行有
效，准确的分子生物学检测。研究内容包括：（1）微流控芯片的设计及组装，采用微流体与射流电子技术，将
PCR反应仓与用于探针杂交的硅晶芯片整合成微型的芯片实验室，研究对接偏差与整合效果；（2）针对20多种致
病性病原微生物进行基因组分析，分析出针对保守的核糖体RNA 16S rRNA和Tu基因或者通过Genebank比对找出病
原微生物的特异序列作为PCR扩增的引物（primer）和杂交探针序列（probe），研究多重PCR引物的相互交叉作
用与干扰现象，优化多重PCR反应体系。（3）微流控芯片性能测试评估：优化最佳的检测条件参数，测试微流控
芯片系统的特异性和灵敏度等性能指标；（4）微流控芯片实际应用及成果转化：将项目开发的芯片应用于口岸
高致病性病原微生物的样本检测，开发配套的样品处理，检测相关的试剂和耗材，进行临床检测应用研究，包括
与其他检测方法比对；建立相关的分析方法及检测标准和规程。●预期目标：首次建立一种集成多重PCR和微阵
列芯片的微流控检测芯片系统，在1-2小时内完成针对20余种高致病性病原微生物的检测，检测灵敏度>95%，特
异性>95%，建立一套针对多种病原微生物检测的技术参数和技术标准。项目完成时，至少在国内2家单位推广应
用；取得产品注册证后，年销售额在500万以上。研究的相关创新性技术和理论将申报专利2-3项
