【核心提要】 近日，学院和崖州湾国家实验室猪基因组与育种团队联合在国际知名期刊《Nucleic Acids Research》在线发表了题为“Enhanced SfaTnpB enables single-base-specific, one-pot nucleic acid detection for high-sensitivity diagnostics”的研究论文。该论文研发了基于自主知识产权SfaTnpB核酸内切酶的“一锅法”精准基因检测技术。团队建立了高通量基因编辑工具酶挖掘平台，从海量宏基因组数据中鉴定出一种新型TnpB核酸内切酶SfaTnpB，其具备反式切割活性强、单碱基分辨率高、温度适应范围广等优良特性。基于此，团队创建了一种名为“TOPIC（TnpB-based One-Pot nucleIC acid detection）”的精准基因检测新技术。与传统方法相比，TOPIC技术具有以下三方面优势：（1）具有极高的单碱基区分特异性；（2）具备超灵敏的病原体亚型区分能力；（3）可与多种等温扩增技术高度兼容，真正实现单管、一锅法快速检测。该技术为遗传变异（如SNP、SV等）的精准鉴定及病原核酸的快速检测提供了创新解决方案。
图1.TOPIC精准基因检测技术原理
高灵敏、高特异的核酸检测技术在动植物育种、疾病诊断等应用中具有关键意义。然而，如何精准识别单核苷酸变异以实现精确的基因分型与病原体亚型区分，以及如何优化核酸扩增与酶切反应的协同过程、突破二者间的反应平衡瓶颈，从而建立快速、集成的“一锅法”检测体系，仍是当前亟待攻克的技术难题。针对上述挑战，该研究成功构建了基于自主开发的新型基因编辑工具酶SfaTnpB的核酸检测技术体系，该体系具备以下四个显著特性：
（1）反式切割活性强，经工程化改造的SfaTnpB反式切割活性显著提高，可实现靶标核酸分子单拷贝检测；
（2）温度适应范围广，在16 ℃至55 ℃范围内均保持高活性；
（3）单碱基区分特异性高，在ωRNA的第5 至 12位区域可实现高灵敏的单碱基错配识别；
（4）支持真正意义上的“一锅法”快速检测，能够与RAA（37℃）或LAMP（48℃）两种等温扩增技术高度兼容，实现在单管内同时进行核酸扩增与荧光信号检测，且不降低检测灵敏性。
基于以上特性，该研究创新性地开发了TOPIC精准基因检测技术，并将其成功应用于多种实际检测场景。利用该平台，研究实现了对绵羊多羔主效基因FecB的SNP位点进行精准基因分型、对非洲猪瘟病毒进行高灵敏特异性检测，以及对同一种病毒的14种亚型进行高灵敏、精准的分型鉴别，相关研究成果已授权国家发明专利。
崖州湾国家实验室猪基因组与育种团队的在读博士生徐兵荣、华中农业大学在读博士生李晟为该论文的共同第一作者；崖州湾国家实验室猪基因组与育种团队主任科学家赵长志、肉羊生物育种团队韩晓松博士，以及华中农业大学动物科学技术学院、动物医学院谢胜松教授为该论文的共同通讯作者。
原文链接：
https://academic.oup.com/nar/article/54/1/gkaf1433/8417338