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科技前沿:诺奖团队开发简易手机定量检测新冠病毒

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发表于 2020-10-13 22:25:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
科学家认为,今年秋冬的新冠病例可能会激增。

控制新冠疫情,全球都在面临着严峻的挑战。

10月12日《中国科学报》消息,2020年诺贝尔化学奖得主、美国加州大学伯克利分校教授Jennifer Doudna领导的研究小组利用CRISPR基因编辑技术,提出了一种只需5分钟就能检测出新冠病毒的方法。该测试方法不需要昂贵的实验室设备来运行,可以在医生的办公室、学校和办公楼中使用。

此外,有报道称,研究人员还开发了一款基于智能手机相机的检测系统,让医务人员不需要复杂的仪器,就可以在实验室以外的环境中读出检测结果。


新诊断方法无需PCR扩增


加州大学圣塔芭芭拉分校分子生物学家Max Wilson说,这看起来是一个绝对可靠的测试。

今年5月,两个研究小组报告了一种基于CRISPR的新冠病毒检测方法,这种方法可以在大约1小时内检测出病毒,比传统检测方法所需的24小时快得多。而此次新提出的检测方法是目前基于CRISPR最快的诊断方法。

CRISPR检测的工作原理是识别一个约有20个碱基的RNA序列,这是新冠病毒特有的碱基序列。他们通过创造一种与目标RNA序列互补的“向导”RNA,在溶液中与目标RNA序列结合。

当“向导”RNA与目标RNA结合时,CRISPR工具的Cas13“剪刀”酶就会启动,并切断附近的单链RNA。而且,剪切会释放单独的荧光粒子进入测试溶液中,当用激光照射样本时,释放出的荧光粒子就会发光,表明病毒存在。

最初的CRISPR检测方法要求研究人员首先要扩增病毒RNA,然后再进行检测诊断,这无疑增加了检测的复杂性、成本和时间。

这种新型CRISPR诊断方法与众不同之处在于它不需要对病毒RNA使用RT-PCR进行扩增,可以直接定量检测样本中的病毒RNA水平。

该团队还花了几个月的时间测试了数百种“向导”RNA,以找到多个可协同工作以提高检测灵敏度的“向导”RNA。研究人员报告称,使用单一的“向导”RNA,可以在每微升溶液中检测到10万个病毒。如果他们添加第二种“向导”RNA,每微升能检测100个病毒。

共同领导该项研究的加州大学旧金山分校病毒学家Melanie Ott说,该方法仍然不如传统的新冠病毒诊断装置好,后者使用昂贵的实验室机器追踪病毒,可实现每微升追踪一种病毒。不过,她说,新诊断方法能够精确地识别一批5个阳性临床样本,每次试验只需5分钟,而标准试验则需要1天或更长时间才能得到结果。

Wilson表示,新检测方法还有另一个关键优势:可以量化样本中的病毒数量。当传统测试通过扩增遗传物质来达到检测目的时,会改变现有的遗传物质数量,从而无法明确样本中病毒数量。与此相反,新检测方法检测到的荧光信号强度与样本中的病毒数量成正比。这不仅揭示了样本是否呈阳性,还揭示了患者携带了多少病毒。Wilson说,这些信息可以帮助医生根据每个病人的情况制定治疗方案。

有媒体报道,为了证明这一简易检测能够在实验室以外的环境中使用,有研究人员基于智能手机的相机,构建了一个简易的荧光信号检测系统。研究人员只需5分钟就能判断出5位COVID-19患者的鼻咽拭子样本为阳性,而且可以将读取的结果传输到云端数据库,让接触者追踪变得更为简便。

和雅培5分钟测新冠设备区别

今年3月27日,雅培公司(Abbott Laboratories)推出了一款新冠病毒的测试技术(分子即时检测技术),是目前检测速度最快的分子即时诊断(Point-of-care)产品,可以在该公司的ID NOW ™平台上运行。阳性结果最快可在5分钟内获得,阴性结果可在13分钟内确认。该检测方法获得了FDA(美国食品药品监督管理局)的紧急使用授权。

雅培公司高管对媒体表示,这种便携式检测只有一张信用卡那么大,不需要额外的操作设备,与传统的实验室检测相比,使用侵入性更小的鼻腔拭子即可进行。

另外,雅培还开发了一款名为Navica的可下载应用程序,参加过测试的人可以在进入场馆前展示这款应用程序,以证明他们没有感染新冠病毒。

可以看出,诺奖团队的利用CRISPR基因编辑技术5分钟能检测出新冠病毒的方法与雅培的5分钟检测设备,方法学完全不同,可以说只有出结果时间相同。而且新技术最大的亮点是可以在实验室以外的环境中读出检测结果。可以预测,基于智能手机的新冠病毒检测系统,或许会在控制大流行方面起到越来越重要的作用。

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