科学家各出奇招,病毒检测走向“物美价廉”|国际战“疫”行动

2020-09-02 17:43:41 来源: 科技日报 作者: 刘霞

美国纽约加强重点地区新冠检测。图为在纽约日落公园,人们在一处临时新冠病毒检测点排队等待检测。 (图片来源:新华社/王迎

科技日报记者 刘霞

世界卫生组织8月31日公布的最新数据显示,全球累计新冠肺炎确诊病例已超过2500万,其中美国累计确诊病例已经超过600万。

据美国《科学新闻》杂志网站8月31日报道,快速、廉价、准确且容易使用的新冠病毒检测方法对于遏制新冠肺炎大流行,安全重启学校、企业和其他重要机构至关重要,因此无数科学家殚精竭虑,各出奇招,开发出一系列新冠病毒检测方法。

比如,有些简易的检测方法可在15分钟或更短时间内诊断出新冠病毒;也有科学家利用“当红”的CRISPR基因编辑技术来快速得出检测结果。

黄金标准:检测病毒RNA

目前,精确的新冠病毒检测方法的黄金标准是聚合酶链反应(PCR),它甚至可以检测到极微量的病毒遗传物质RNA。

使用该方法时,检测人员首先直接从患者体内收集病毒RNA——通常是将棉签插入鼻腔深处收集,随后,在临床实验室将病毒的RNA转化为DNA,然后用专门的仪器加热和冷却该DNA,使其复制增加,以更易于检测出病毒。此过程重复进行约一小时后,可获得新冠病毒检测结果。

这类方法相当准确,但某些处于感染极早期的人或由于实验室错误,会产生假阴性结果(检测结果显示未感染病毒,但实际上感染了)。这类技术很少出现假阳性(检测结果显示感染了病毒,而实际上未感染)。因此,如果PCR测试表明某人已感染,那么他们很可能的确携带该病毒。

当然,这一方法并非完美无缺,主要缺点是速度慢——通常需要几天才能获得结果。

有科学家认为鼻探取样令人感觉不舒服,因此开发了其他实验室检测方法。

据美国有线电视新闻网(CNN)8月16日报道,美国食品和药物管理局(FDA)15日宣布,批准将唾液直接检测法(SalivaDirect)用于新冠病毒诊断检测的紧急使用授权,这种方法由耶鲁大学医学院Chantal Vogels团队开发。

研究人员称,该检测法高度灵敏,结果与鼻咽拭子相似。在医护人员的观察下,唾液是在无菌容器中自行收集的,无需使用特定的拭子或收集装置。这种分子诊断检测可在3小时内出结果,一次可检测多达92个样本。而且,检测试剂只需几美元。

为开发出更快的检测方法,各路科研团队奇招迭出,其中一些研究获得了美国国立卫生研究院(NIH)“快速诊断加速”(RADx)计划的资助,该计划已向7家公司投资了2.487亿美元。

例如,位于圣地亚哥的Mesa Biotech公司接受了RADx的资助,制造PCR检测装置。该公司表示,其研发的Accula检测方法可通过分析喉部与鼻腔的拭抹样本,在30分钟内检测出患者体内是否有新冠病毒。Accula检测系统非常轻便,可以放到人的手掌上,其应用可大大加快对新冠病毒的检测速度,预计很快可推广应用到临时检验设施、医生诊所、急救中心和护理中心。

另辟蹊径:检测抗原

除了上述方法,研究人员还开发出了一些抗原检测方法。这种方法检测的不是病毒RNA,而是病毒颗粒中的蛋白。这些病毒蛋白也是抗原,即它们在侵入人体时会刺激免疫反应。这种抗原检测方法与诊断流感患者的抗原检测方法类似。

麻省理工学院生物工程师金柏莉·哈迈德-斯契费尔利强调说,不要将抗原检测与抗体检测混为一谈,新冠肺炎抗原检测是使用抗体来检测病毒蛋白。

RADx资助的研究中就有一种抗原检测方法,由总部位于圣地亚哥的Quidel公司开展,仅需15分钟即可得出结果。

今年5月,FDA批准了该公司的抗原检测方法的紧急使用授权,这是此类新冠病毒检测方法首次在美获批。不过,FDA也提出了警告,抗原检测对病毒具有很高的针对性,但敏感性较低,这意味着得出的阳性结果准确性高,但得出假阴性结果的可能性也比较高。

此外,雅培制药公司的一款名为BinaxNOW的便携式测试盒,也是检测抗原,于8月26日获得FDA紧急使用授权。其也能在15分钟内得出结果,售价仅为5美元。雅培表示,计划到10月后,每月生产5000万套这种快速测试盒。

哈迈德-斯契费尔利解释说,抗原检测的好处是不需要任何专门的实验室仪器或酶,“一切都自给自足的”。但如果不扩增病毒物质,抗原检测的灵敏度可能不如PCR等方法,导致假阴性结果发生率较高,FDA抗原检测紧急使用授权指南称,这一比例最高可达20%。

目标:快捷、准确且廉价

科学家认为,新冠病毒检测领域的目标应该是一种快速、简便、准确且廉价的方法,可以被广泛使用,包括居家使用。麻省理工学院麦戈文脑科学研究所的张锋等人,正在朝此目标迈进。

该团队开发了使用基因编辑工具CRISPR的检测方法。被检者要做的就是将样品(来自鼻拭子或唾液)添加到带有反应溶液的试管中,在一锅水中将试管加热到60℃,加热一小时,然后在试管中放入一张试纸,即可检出样本中是否含有新冠病毒。

团队在5月8日的医学类预印本杂志medRxiv上发布论文称,这种新检测方法名为STOPCovid,它可以像PCR检测法一样识别出新冠病毒病例,成本不到10美元。该方法适用于唾液或鼻咽拭子样本,每个反应的检测下限为100个RNA拷贝。

此外,STOPCovid可以被集成在一个低成本的模块化试剂盒中,广泛应用于医院、测试站、办公室和家里。

无独有偶,加州旧金山大学研究团队以及由阿根廷布宜诺斯艾利斯大学主导的团队也开发了基于Cas12的新冠病毒CRISPR检测技术。

米娜说,随着众多检测新冠病毒的新技术纷至沓来,“我们将借助一些崭新的诊断方法来摆脱新冠肺炎疫情”。

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责任编辑: 常丽君
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