《用於基因突變和SNP分析的高分辨熔解曲線分析儀研製》是依託西安交通大學，由彭年才擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：用於基因突變和SNP分析的高分辨熔解曲線分析儀研製
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：彭年才
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
高分辨熔解曲線分析（HRM）是基因突變檢測和SNP分析的新方法，為解決科學研究缺乏HRM分析儀的瓶頸，項目通過分析最近鄰熱力學模型缺陷，提出運用free-form特徵提取發現複雜DNA熔解過程中物理規律的新思想，並研製高通量的專用HRM分析儀。針對HRM分析儀對溫度控制和螢光檢測的高解析度要求，設計壓控熱管恆溫槽構建高分辨熱學系統控制新方法，基於光開關陣列高速切換的多路螢光檢測技術實現高分辨快速螢光採集。通過微透鏡、光纖耦合等製造工藝，使光學檢測元件在結構上與熱學模組無縫集成，同時保證溫度控制和螢光檢測的高解析度，以保證儀器控溫精度0.02℃、均勻性±0.05℃和多路螢光快速採集（100-200個數據/℃）的核心指標，研製出突變檢測靈敏度達0.1%的首套自主智慧財產權的高性能HRM分析儀，並完成生物醫學驗證，為相關科學研究和原始創新提供新的技術手段。
結題摘要
高分辨熔解曲線分析（HRM）是基因突變檢測和SNP分析的新方法，為解決科學研究缺乏HRM分析儀的瓶頸，項目通過分析最近鄰熱力學模型缺陷，提出運用free-form特徵提取發現複雜DNA熔解過程中物理規律的新思想，並研製高通量的專用HRM分析儀。本項目經過四年的執行，已成功實現項目目標儀器高分辨熔解曲線分析儀的研製,圓滿完成項目規定的各項任務。 在關鍵技術研究和核心模組開發方面；（1）溫度控制，研發了基於“壓控熱管恆溫腔”的高分辨溫度控制系統。目前在實驗模組上已達到控溫精度0.02℃，孔間均勻性±0.05℃，在工程化樣機上可實現控溫精度0.05℃，孔間均勻性±0.1℃。（2）螢光檢測，已研究設計並實現兩種方案實現高速高通量微弱螢光信號採集：PMT+掃描陣列方案和CCD成像式。目前基於掃描陣列和基於CCD的光學檢測分析系統均可在40分鐘內完成96通量HRM分析，已可達到0.1%的突變檢測靈敏度。（3）在算法設計和軟體開發方面，採用基於free-form的熔解曲線特徵提取方法，研究改進遺傳編程算法對DNA熔解曲線模型進行最佳化，提高其表示精度，揭示熔解曲線微特徵通過大量的待定函式的遺傳進化進行符號回歸，已得到一個可以精確表示不同位點SNP突變熔解曲線的數學模型。 在儀器工程化開發方面，自主開發設計了在工程化過程的各種工裝器件，已完成高分辨熔解曲線分析儀工程化開發工作，並已形成工程化樣機，經過第三方檢測，相關技術指標達到國際先進水平，滿足任務書要求。 在生物醫學驗證方面，正在進行針對拷貝數變異、甲基化檢測等科學問題的驗證研究。如在EGFR（CNV）拷貝數變異和大腸癌Septin9甲基化檢測中基於本項目研製儀器的高分辨熔解曲線（HRM）分許技術既能檢測EGFR突變，同時又能通過PCR方法檢測其拷貝數變異。同時基於HRM可以無創的檢測大腸癌的重要分子標誌Septin9基因的甲基化，有望成為大腸癌等腫瘤的無創早期篩查的重要技術。 項目組通過積極參與相關領域主流國際會議、邀請國外專家訪問等方式，與國外同行進行了深入的學術交流與合作，其中和本領域國際頂尖團隊美國猶他大學病理系Wittwer DNA實驗室建立了長期合作關係。
