《核酸分析》系统介绍了各类核酸扩增反应的设计原理及检测技术，同时也阐明了各类核酸生物标志物的生物功能及分析应用。全书分为两篇，第1～7章为基础篇，系统介绍了各类核酸扩增反应的设计原理、关键技术、检测方法与新进展，以及近年来发展起来的基于基因编辑系统的核酸检测技术。第8～12章为应用篇，分别介绍了各类核酸生物标志物的生物功能、分析方法及应用，并根据不同核酸标志物分析方法的前沿进展，介绍了近几年来发展的不需要核酸扩增反应的各类核酸分析方法。
本书适合高等院校、科研院所、核酸检测相关企业、医疗机构从事核酸分析研究及技术开发的教师、研究人员、研究生及从业人员参考，也可以作为高年级本科生及研究生的专业教材。
基 础 篇
第1章 聚合酶链式反应（PCR） 002
1.1 PCR的发展简史 002
1.2 PCR的基本原理 003
1.3 PCR的体系设计 003
1.3.1 PCR的反应体系 003
1.3.2 PCR的基本步骤 008
1.3.3 PCR的非特异性扩增 008
1.4 PCR的产物检测 009
1.4.1 琼脂糖凝胶电泳法 009
1.4.2 聚丙烯酰胺凝胶电泳法 011
1.5 实时荧光定量PCR 011
1.5.1 实时荧光定量PCR的原理 011
1.5.2 实时荧光定量PCR荧光信号产生 的原理 013
1.5.3 实时荧光定量PCR的定量方法 016
1.6 逆转录PCR 017
1.6.1 RT-PCR的原理 017
1.6.2 逆转录引物 018
1.6.3 逆转录酶 018
1.6.4 一步法RT-PCR 019
1.6.5 RT-PCR的应用 019
1.7 多重PCR 020
1.7.1 多重PCR的原理 020
1.7.2 多重PCR的应用 021
1.7.3 多重连接探针扩增技术 021
1.7.4 MeltArray检测法 023
1.7.5 基于序列特异性荧光编码微球的 多重核酸检测技术 025
1.8 降落PCR 026
1.9 巢式PCR 027
1.10 反向PCR 029
1.11 不对称PCR 030
1.12 原位PCR 031
1.13 免疫PCR 032
1.14 数字PCR 033
1.14.1 数字PCR的原理 033
1.14.2 微滴式数字PCR 034
1.15 PCR的污染与控制 035
1.16 PCR的应用与展望 036
参考文献 037
第2章 连接酶链式反应（LCR） 040
2.1 LCR原理 040
2.1.1 靶序列对连接效率的影响 041
2.1.2 探针设计 042
2.1.3 DNA连接酶 042
2.1.4 LCR体系组成 043
2.1.5 非特异性连接的影响 044
2.2 LCR技术改进 044
2.2.1 LDR 044
2.2.2 巢式LCR 048
2.2.3 gap-LCR 049
2.2.4 不对称gap-LCR 050
2.2.5 多重LCR 052
2.2.6 内切酶介导的LCR 055
2.2.7 LCR与其他扩增方法联用 056
2.3 LCR产物检测 059
2.3.1 电泳法 059
2.3.2 荧光法 061
2.3.3 比色法 064
2.3.4 电化学法 066
2.4 LCR展望 068
参考文献 069
第3章 环介导等温扩增（LAMP） 072
3.1 LAMP原理 072
3.1.1 LAMP引物及其扩增机制 072
3.1.2 逆转录LAMP 074
3.1.3 加速LAMP 074
3.1.4 靶序列的选择和引物设计 075
3.1.5 非变性模板的使用 076
3.1.6 连接LAMP 076
3.2 LAMP检测技术 077
3.2.1 浊度分析 078
3.2.2 凝胶电泳分析 078
3.2.3 基于金属离子指示剂的可视化检测 078
3.2.4 基于核酸荧光染料的检测 079
3.2.5 基于pH指示剂的可视化检测 080
3.2.6 电化学法 080
3.2.7 侧向流层析分析（LFA） 081
3.3 LAMP应用 082
3.3.1 病原微生物检测 082
3.3.2 单核苷酸多态性（SNP）分析 083
3.3.3 microRNA分析 084
3.3.4 端粒酶活性分析 085
3.3.5 转基因食品检测 086
参考文献 086
第4章 滚环扩增（RCA） 096
4.1 概述 096
4.2 RCA的基本原理 096
4.3 RCA的分类 097
4.3.1 单引物RCA 097
4.3.2 基于锁式探针的RCA 098
4.3.3 超支化RCA 098
4.3.4 环环扩增 100
4.3.5 网状RCA 102
4.4 RCA的产物检测方法 103
4.4.1 凝胶电泳法 103
4.4.2 AFM 103
4.4.3 荧光法 104
4.4.4 表面增强拉曼光谱法 111
4.4.5 电化学法 112
4.4.6 磁珠磁化强度法 112
4.4.7 比色法 114
4.5 级联信号放大的RCA技术 114
4.5.1 酶辅助的核酸扩增与RCA结合 115
4.5.2 无酶核酸扩增与RCA结合 119
4.6 RCA在功能蛋白分析中的应用 120
4.6.1 基于固相RCA的蛋白质检测 120
4.6.2 基于均相溶液RCA的蛋白质检测 124
4.7 展望 125
参考文献 126
第5章 恒温指数扩增反应（EXPAR） 132
5.1 EXPAR基本原理及技术要点 132
5.1.1 EXPAR扩增模板设计 133
5.1.2 聚合酶和切刻内切酶的选择 134
5.1.3 EXPAR非特异性背景扩增和序列 依赖性 136
5.2 EXPAR扩增产物检测技术 136
5.2.1 荧光法 136
5.2.2 比色法 139
5.2.3 化学发光法和拉曼法 141
5.2.4 电化学检测 142
5.3 EXPAR的应用 144
5.3.1 核酸标志物检测 144
5.3.2 蛋白质检测 149
5.3.3 酶活性检测 153
5.3.4 检测细菌、肿瘤细胞和金属离子 155
5.4 结语 156
参考文献 156
第6章 依赖解旋酶和重组酶的DNA等温扩增技术 159
6.1 依赖解旋酶的DNA等温扩增技术 159
6.1.1 HDA基本原理 159
6.1.2 HDA扩增产物检测方法 161
6.1.3 HDA技术应用 161
6.2 重组酶聚合酶扩增技术 162
6.2.1 RPA原理 162
6.2.2 RPA扩增产物检测方法 165
6.2.3 RPA应用 170
参考文献 171
第7章 基于基因编辑系统CRISPR-Cas的核酸检测技术 180
7.1 基因编辑系统CRISPR-Cas概述 180
7.2 基于CRISPR-Cas9的核酸检测技术 181
7.3 基于CRISPR-Cas12的核酸检测技术 189
7.3.1 基于Cas12a蛋白的核酸检测技术 189
7.3.2 基于Cas12b蛋白的核酸检测技术 193
7.3.3 基于Cas12c蛋白的核酸检测技术 194
7.3.4 基于Cas12f蛋白的核酸检测技术 194
7.4 基于CRISPR-Cas13a的核酸检测技术 195
参考文献 203
应 用 篇
第8章 DNA单核苷酸多态性（SNP）分析 210
8.1 概述 210
8.2 SNP的诱因 211
8.3 SNP与疾病的关系 211
8.3.1 SNP与镰刀型细胞贫血症 211
8.3.2 SNP与β型地中海贫血症 212
8.3.3 SNP与肿瘤 213
8.4 未知SNP的分析检测 221
8.4.1 单链构象多态性分析法 221
8.4.2 异源双链分析法 222
8.4.3 变性梯度凝胶电泳分析法 223
8.4.4 酶错配切割法 223
8.4.5 高通量测序法 225
8.5 已知SNP的分析检测 225
8.5.1 等位基因特异性寡核苷酸杂交法 225
8.5.2 基于Clamp-PCR的检测方法 225
8.5.3 基于核酸侵入反应的检测方法 227
8.5.4 基于CRISPR体系的检测方法 231
8.5.5 等位基因特异性PCR检测法 233
8.5.6 单核苷酸引物延伸检测法 237
8.5.7 基于连接反应的检测方法 242
8.5.8 酶切法 243
8.6 SNP与精准医疗 245
8.7 SNP的发展和应用 247
8.7.1 SNP在疾病诊断方面的应用 247
8.7.2 SNP在畜牧业中的应用 248
8.7.3 SNP在植物育种方面的应用 248
参考文献 248
第9章 DNA甲基化的生物功能及分析方法 256
9.1 DNA甲基化过程 256
9.2 DNA甲基化的生物学功能 260
9.2.1 抑制基因组DNA的转录 260
9.2.2 胚胎发育中的DNA甲基化 261
9.2.3 DNA甲基化与X染色体失活 262
9.2.4 基因组印记中的DNA甲基化 262
9.2.5 DNA甲基化与肿瘤的发生发展 263
9.3 DNA甲基化的分析方法 264
9.3.1 NaHSO3处理法 265
9.3.2 限制性内切酶法 272
9.3.3 免疫沉淀法 275
9.4 DNA甲基化的分析及应用 276
9.5 5-羟甲基胞嘧啶的分析方法 277
9.5.1 5hmC的单核苷酸分析 277
9.5.2 DNA中5hmC的直接检测方法 279
9.5.3 高通量测序法测定5hmC 282
参考文献 286
第10章 microRNA的生物功能与分析方法 296
10.1 microRNA概述 296
10.2 miRNA的生物功能 298
10.2.1 miRNA的形成过程 298
10.2.2 miRNA的作用机制 300
10.2.3 miRNA的生物学功能 302
10.3 miRNA与癌症 305
10.4 RNA干扰 308
10.5 miRNA的分析方法 311
10.5.1 基于杂交直接检测miRNA的分析 方法 311
10.5.2 基于核酸扩增反应检测miRNA的 分析方法 318
10.6 miRNA在疾病诊断中的应用 334
参考文献 336
第11章 mRNA生物标志物及其分析方法 347
11.1 mRNA可变剪接变体 347
11.1.1 mRNA剪接及可变剪接变体 347
11.1.2 可变剪接类型 347
11.1.3 可变剪接机制 348
11.1.4 可变剪接的生物学意义 351
11.1.5 可变剪接分析方法 353
11.2 融合基因 360
11.2.1 融合基因概述 360
11.2.2 融合基因分析方法 361
11.3 mRNA的甲基化修饰（m6A） 367
11.3.1 m6A的发现及分布 367
11.3.2 m6A的甲基化修饰过程 368
11.3.3 m6A的生物学功能 370
11.3.4 m6A的检测方法 372
参考文献 381
第12章 新型冠状病毒核酸分析方法 393
12.1 基于逆转录PCR检测新冠病毒 393
12.2 基于逆转录-环介导等温扩增检测新冠病毒 396
12.3 基于CRISPR-Cas系统检测新冠病毒 399
12.4 基于高通量测序方法检测并追踪新冠病毒 405
12.5 基于微流体装置即时检测新冠病毒 407
12.5.1 试纸条检测技术 407
12.5.2 微流控检测技术 412
12.6 基于电化学方法检测新冠病毒 416
12.6.1 传统电化学检测技术 416
12.6.2 场效应晶体管电化学检测技术 421
12.7 基于表面亲疏水构象转换的新冠病毒检测技术 425
参考文献 427
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