COVID期间及以后的LAMP -一种快速增长的技术，具有广泛的应用
DNA扩增是分子生物学实验室中不可缺少的技术，其中聚合酶链式反应(PCR)是最常用的方法。PCR的核心原理是使用高温分离DNA链，然后冷却到较低的温度，让DNA聚合酶复制分离的DNA链。反应通过变性、退火和延伸这些步骤进行多次循环，它需要精确而快速的温度变化，由复杂的实验室仪器实现。然而，在某些需要DNA扩增的情况下，由于研究的时间敏感性或特定位置的因素，不希望将样本运送到实验室。因此，对一种更简单的核酸扩增方法的需求变得显而易见——不是取代传统的PCR，而是作为在更广泛的环境中使用的一种选择。
环介导等温扩增(LAMP)
为了应对这种需求，研究人员开发了环介导等温扩增(LAMP)，是一种在单一温度下，在单管中扩增DNA或RNA目标序列的强大方法，与各种简单检测方法兼容。
为了识别目标序列的区域，LAMP使用了4到6个引物，其中2个引物被设计用于创建自杂交环结构，形成哑铃，并创建大量的合成起始位点。引物的高特异性和敏感性导致可以在30分钟内检测到指数扩增。
随着工程DNA链置换聚合酶和逆转录酶的发展，LAMP可以在实验室之外进行;事实上，整个反应发生在65°C，可以在一杯热水中进行。然而，基于现场的分析也需要一种简化的检测方法。为此，科学家们开发了一种可行的解决方案基于ph的比色检测它利用肉眼可见的粉红色到黄色的颜色变化。
在扩增过程中，每一个脱氧核苷三磷酸被添加到生长的DNA链中，都会释放一个质子，导致pH值下降。在反应混合物中加入pH指示剂可以进行比色检测，从而消除了专门检测方法的需要，这些方法在即时检测和现场设置中不实用。
大流行期间LAMP的力量
在全球大流行期间，对感染原进行快速、广泛的检测至关重要。逆转录定量PCR (RT-qPCR)是诊断急性感染的标准，测试通常在可以进行高复杂性测试的授权实验室进行。然而，在当前的COVID-19大流行期间，科学界认为有必要在传统临床实验室之外开发更快的替代检测方法。
比色LAMP的最低仪器要求和便携性具有作为一种疾病筛查方法的巨大潜力，因为其成本低，结果快速，在广泛的设置中易于使用。在大流行的初始阶段，科学家证明了比色法的能力灯试验从中国武汉确诊感染患者的呼吸道拭子中快速检测SARS-CoV-2病毒的RNA(图1)。在最初的报告发布后，许多研究小组利用LAMP技术在全球范围内扩大了COVID - 19检测。使用已在高通量测试实验室简单,移动集合直接从唾液或拭子样本。随着我们继续需要更多和更广泛的检测，这些利用LAMP的方法可以补充传统的PCR检测范式，并帮助对抗COVID。
图1:中国武汉市COVID-19患者样本中SARS-CoV-2检测结果。商业RT-qPCR检测阳性(1-6)或阴性(7)的样品采用LAMP比色法检测，引物设置为ORF1a (A)和GeneN (B)。与阴性对照(N)相比，黄色表示孵育30 min后检测阳性，粉红色为阴性反应。B，无模板空白对照。P，含有质粒的样品作为qPCR阳性对照。图源:Zhang等人用比色灯快速检测SARS-CoV-2病毒RNAmedRxiv．2020.doi: 10.1101 / 2020.02.26.20028373
LAMP作为基于现场的工具的未来潜力
比色LAMP的价值在于它在热带疾病环境下的简单和廉价应用，而热带疾病通常对pcr不友好。例如，登革热是全球十大健康威胁之一，也是传播速度最快的蚊媒疾病。根据世界卫生组织(World Health Organization)的数据，超过25亿人生活在登革热传播的亚热带地区。
登革热不能在携带内共生体的蚊子中复制沃尔巴克氏体属pipientis因此，世界蚊子计划(WMP)开始了大规模的努力，通过传播来阻止登革热(和其他媒介传播的病毒)的传播沃尔巴克氏体属含有蚊子。然而，科学家们必须首先确定携带病毒的蚊子沃尔巴克氏体属．他们可以这么做采用比色LAMP技术-在30分钟内，通过简单的颜色改变。
与典型的qPCR方法相比，使用比色LAMP在现场筛选蚊子的成本较低。它避免了将样品运送回专门实验室进行分析的漫长过程。结果是实时的，这提高了地理定位的准确性沃尔巴克氏体属含有蚊子。
这些有利于田间的优势也可用于农业。葡萄红斑病毒(GRBV)是最近发现的一种病毒，感染北美各地的葡萄，导致产量和质量下降。典型的叶片变化(即红色斑点)可以很容易地观察到。然而，仅靠视觉检测是不可靠的，这就是为什么需要诊断测试。样品测试使用比色LAMP检测可以在现场进行，与传统方法相比，这减少了筛选GRBV的时间和成本。
太空中的灯…及以后
的第一次PCR试验是2016年在国际空间站(ISS)上进行的。然而，随着延长太空旅行的目标，宇航员需要在不将样品送回地球的情况下分析反应。这发生在2017年3月，当时一名高中生设计的比色LAMP实验在国际空间站上进行，以研究基因在太空中的变化端粒动力学在外太空时。
作为实验的一部分，在地球上准备了两种分析，然后在国际空间站上进行:一种使用传统的PCR，另一种使用比色LAMP。虽然传统的PCR分析必须被运回地球进行分析，但比色LAMP分析在国际空间站上进行了评估，因为它们只需要视觉检查就可以表明扩增成功——对着一张白纸拍摄试管突出了方法的简单性，即使是最极端的设置之一也适用。
这些例子说明了比色LAMP以简单和廉价的应用将核酸扩增带到新环境的能力。比色LAMP为人类健康和医学诊断提供了机会，直到最近，由于传统PCR的特殊要求，这些都是不可能实现的。目前需要将样品从现场运送到专门实验室的任何研究环境都是开发比色LAMP检测的机会。
