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科學家各出奇招 病毒檢測走向“物美價廉”

2020年09月03日08:05 | 來源:科技日報
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原標題:科學家各出奇招 病毒檢測走向“物美價廉”

美國紐約加強重點地區新冠檢測。圖為在紐約日落公園,人們在一處臨時新冠病毒檢測點排隊等待檢測。新華社記者 王迎攝

本報記者 劉 霞

世界衛生組織8月31日公布的最新數據顯示,全球累計新冠肺炎確診病例已超過2500萬,其中美國累計確診病例已經超過600萬。

據美國《科學新聞》雜志網站8月31日報道,快速、廉價、准確且容易使用的新冠病毒檢測方法對於遏制新冠肺炎大流行,安全重啟學校、企業和其他重要機構至關重要,因此無數科學家殫精竭慮,各出奇招,開發出一系列新冠病毒檢測方法。

比如,有些簡易的檢測方法可在15分鐘或更短時間內診斷出新冠病毒﹔也有科學家利用“當紅”的CRISPR基因編輯技術來快速得出檢測結果。

黃金標准:檢測病毒RNA

目前,精確的新冠病毒檢測方法的黃金標准是聚合酶鏈反應(PCR),它甚至可以檢測到極微量的病毒遺傳物質RNA。

使用該方法時,檢測人員首先直接從患者體內收集病毒RNA——通常是將棉簽插入鼻腔深處收集,隨后,在臨床實驗室將病毒的RNA轉化為DNA,然后用專門的儀器加熱和冷卻該DNA,使其復制增加,以更易於檢測出病毒。此過程重復進行約一小時后,可獲得新冠病毒檢測結果。

這類方法相當准確,但某些處於感染極早期的人或由於實驗室錯誤,會產生假陰性結果(檢測結果顯示未感染病毒,但實際上感染了)。這類技術很少出現假陽性(檢測結果顯示感染了病毒,而實際上未感染)。因此,如果PCR測試表明某人已感染,那麼他們很可能的確攜帶該病毒。

當然,這一方法並非完美無缺,主要缺點是速度慢——通常需要幾天才能獲得結果。

有科學家認為鼻探取樣令人感覺不舒服,因此開發了其他實驗室檢測方法。

據美國有線電視新聞網(CNN)8月16日報道,美國食品和藥物管理局(FDA)15日宣布,批准將唾液直接檢測法(SalivaDirect)用於新冠病毒診斷檢測的緊急使用授權,這種方法由耶魯大學醫學院Chantal Vogels團隊開發。

研究人員稱,該檢測法高度靈敏,結果與鼻咽拭子相似。在醫護人員的觀察下,唾液是在無菌容器中自行收集的,無需使用特定的拭子或收集裝置。這種分子診斷檢測可在3小時內出結果,一次可檢測多達92個樣本。而且,檢測試劑隻需幾美元。

為開發出更快的檢測方法,各路科研團隊奇招迭出,其中一些研究獲得了美國國立衛生研究院(NIH)“快速診斷加速”(RADx)計劃的資助,該計劃已向7家公司投資了2.487億美元。

例如,位於聖地亞哥的Mesa Biotech公司接受了RADx的資助,制造PCR檢測裝置。該公司表示,其研發的Accula檢測方法可通過分析喉部與鼻腔的拭抹樣本,在30分鐘內檢測出患者體內是否有新冠病毒。Accula檢測系統非常輕便,可以放到人的手掌上,其應用可大大加快對新冠病毒的檢測速度,預計很快可推廣應用到臨時檢驗設施、醫生診所、急救中心和護理中心。

另辟蹊徑:檢測抗原

除了上述方法,研究人員還開發出了一些抗原檢測方法。這種方法檢測的不是病毒RNA,而是病毒顆粒中的蛋白。這些病毒蛋白也是抗原,即它們在侵入人體時會刺激免疫反應。這種抗原檢測方法與診斷流感患者的抗原檢測方法類似。

麻省理工學院生物工程師金柏莉·哈邁德-斯契費爾利強調說,不要將抗原檢測與抗體檢測混為一談,新冠肺炎抗原檢測是使用抗體來檢測病毒蛋白。

RADx資助的研究中就有一種抗原檢測方法,由總部位於聖地亞哥的Quidel公司開展,僅需15分鐘即可得出結果。

今年5月,FDA批准了該公司的抗原檢測方法的緊急使用授權,這是此類新冠病毒檢測方法首次在美獲批。不過,FDA也提出了警告,抗原檢測對病毒具有很高的針對性,但敏感性較低,這意味著得出的陽性結果准確性高,但得出假陰性結果的可能性也比較高。

此外,雅培制藥公司的一款名為BinaxNOW的便攜式測試盒,也是檢測抗原,於8月26日獲得FDA緊急使用授權。其也能在15分鐘內得出結果,售價僅為5美元。雅培表示,計劃到10月后,每月生產5000萬套這種快速測試盒。

哈邁德-斯契費爾利解釋說,抗原檢測的好處是不需要任何專門的實驗室儀器或酶,“一切都自給自足的”。但如果不擴增病毒物質,抗原檢測的靈敏度可能不如PCR等方法,導致假陰性結果發生率較高,FDA抗原檢測緊急使用授權指南稱,這一比例最高可達20%。

目標:快捷、准確且廉價

科學家認為,新冠病毒檢測領域的目標應該是一種快速、簡便、准確且廉價的方法,可以被廣泛使用,包括居家使用。麻省理工學院麥戈文腦科學研究所的張鋒等人,正在朝此目標邁進。

該團隊開發了使用基因編輯工具CRISPR的檢測方法。被檢者要做的就是將樣品(來自鼻拭子或唾液)添加到帶有反應溶液的試管中,在一鍋水中將試管加熱到60℃,加熱一小時,然后在試管中放入一張試紙,即可檢出樣本中是否含有新冠病毒。

團隊在5月8日的醫學類預印本雜志medRxiv上發布論文稱,這種新檢測方法名為STOPCovid,它可以像PCR檢測法一樣識別出新冠病毒病例,成本不到10美元。該方法適用於唾液或鼻咽拭子樣本,每個反應的檢測下限為100個RNA拷貝。

此外,STOPCovid可以被集成在一個低成本的模塊化試劑盒中,廣泛應用於醫院、測試站、辦公室和家裡。

無獨有偶,加州舊金山大學研究團隊以及由阿根廷布宜諾斯艾利斯大學主導的團隊也開發了基於Cas12的新冠病毒CRISPR檢測技術。

米娜說,隨著眾多檢測新冠病毒的新技術紛至沓來,“我們將借助一些嶄新的診斷方法來擺脫新冠肺炎疫情”。

(責編:趙竹青、呂騫)

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