我国15分钟测出新冠病毒技术进入最后测试

发表时间:2020-07-09 08:51作者:李慧敏来源:中国经济周刊

当席卷全球的新冠肺炎发展进⼊到后疫情时代,如何快速现场鉴别诊断携带者和潜伏期患者,正成为当下新冠疫情防控的重点和难点。日前,美国知名生命科学专业网站BioRxiv刊发了一篇来自中国的、关于新冠病毒检测新技术的论文,论文称,研究人员研发出一种快速检测新冠病毒的光学检测方法,通过该方法,几乎不需要任何样品制备,使用一个刺突蛋白特异性纳米等离子体共振传感器可一步完成SARS-CoV-2新冠病毒粒子的光学测量。该研究相关技术得到国家自然科学基金的资助。

论文作者分别来自华中科技大学生命科学与技术学院国家纳米药物工程技术研究中心、复旦大学附属上海市公共卫生临床中心、量准(上海)实业有限公司等机构与企业。第一作者为华中科技大学黄丽萍博士。

该论文发表后,引起国内外及行业内外强烈关注,推特上有不少国外人士表示,希望这个技术早日实现。就外界关心的问题,《中国经济周刊》记者联系采访了相关机构与企业研究人员。

1.png

图片来源:BioRxiv网站截图


通过阶段性病毒检测实验


疫情暴发以来,不仅相关医务人员日夜奋战,病毒检测,疫苗、药物研发等领域也都加入战“疫”序列,相关研究机构与企业加速攻关针对新冠病毒的有效检测、治疗器械与药物。

复旦大学附属上海市公共卫生临床中心研究员、论文作者之一赵晨博士在接受《中国经济周刊》记者采访时表示,该机构联合中国其他相关研究机构与企业,自疫情发生以来就加速推进利用自身技术优势开发针对新冠病毒的快速有效检测技术与设备。

上述论文提到,运用他们开发的纳米等离子光学芯片检测技术,可以在15分钟内、30微升样品中一步检测出病毒颗粒,病毒数量可在30个到3万个病毒颗粒的范围内线性量化。“在通用微孔板酶标仪和手持智能手机连接设备上显示的测量结果表明,我们的低成本快速检测方法可以在常规临床条件下现场即时采用。”

研究人员称,在对千余次新冠“假病毒”(将真的新冠病毒中致病基因去除,避免其传染性,业界俗称假病毒)样本进行实验室试验的数据显示,其检出准确率几近100%。下一步就是对该研究进行真病毒的试验。

华中科技大学特聘教授,量准(上海)实业有限公司创始人、首席科学家刘钢对《中国经济周刊》记者解释,“假病毒”的形状大小、表面蛋白质的组成都跟真病毒一样。假病毒基因做人为改变去除了致病性,即使人体接触了它,也不会感染生病。

赵晨表示,“假病毒携带真病毒的表面糖蛋白,而缺少病毒的内部蛋白,因此对假病毒的检测特异性和灵敏度应该可以与对真病毒的检测相匹配。理论上可以认为通过假病毒的实验,真病毒应该也没有问题。”

“不过,检测真病毒是否达到同样的灵敏度(30个病毒)还存在变数,因为真病毒和假病毒表面的刺突糖蛋白密度有可能存在差异。但这个差异应该不大,一个佐证是中和抗体对假病毒的中和效应和对真病毒的中和效应成正相关关系。”赵晨进一步解释说。

2.jpg

实验人员在进行病毒检测实验   图片来源:受访者提供


基于等离子共振SPR技术进行的创新


目前,在新冠病毒检测领域,核酸检测是大量采用的检测方式,通过核酸检测,再结合血液、CT等化验检验方法,一般就能对感染者进行确诊或排除感染。

但核酸检测出结果的时间相对来说不是特别快。这在大规模检测需求爆发时,成为一个需要应对的难题。

赵晨表示,该研究跟核酸检测是基于不同的技术与原理。“我们的研究是在传统表面等离子共振SPR技术基础上的创新,主要是在芯片材料上的改进,使得测量不再需要复杂的光学系统,LED光源就可以,而且大大提高了检测的灵敏度。在新冠病毒颗粒的检测中,诱饵蛋白为病毒表面刺突糖(S)蛋白的特异性结合抗体,而被捕获的是人唾液或鼻咽拭子里的病毒颗粒。”

刘钢介绍,核酸检测要经过较多的步骤,因为核酸是隐藏在病毒颗粒内的,所以先要将病毒裂解,再把裂解后的病毒中RNA提取出来,提取完后还要做一个逆转录,把RNA变成DNA,再用聚合酶链式反应PCR的方法来进行扩增,最后通过荧光染色检测。所以,它对检测场所和检测人员的技术水平要求也较高,需要专门的实验室和经过专业训练的人员来操作。

“我们要做的是什么事情呢?就是直接根据病毒表面的刺突S蛋白的特异性,锚定病毒,把整个病毒颗粒完整地抓取出来。比如直接用芯片,将被检测人员唾液中间的新冠病毒颗粒抓取到芯片表面,只要病毒一到芯片表面就会产生一个很强的信号变化,便携检测机器就可以读取到这个信息。这就是我们的检测原理。操作比较简便,所以省时。我们对‘假病毒’的实验显示,只要样本里面有超过30个病毒颗粒,基本上可以100%把它检测出来,准确率和灵敏度相当高。” 刘钢说。

刘钢坦言,将纳米SPR微测芯片技术应用到直接快速检测新冠病毒颗粒领域是他们的首创,也申请了检测芯片专利的技术,但相关基本物理原理并不是一个新事物。SPR检测原理其实是已经在欧美、日本等地区非常成熟的分子检测技术原理,已经被写进各国药典,这个技术也不仅可用在新冠病毒检测上,像猪流感、埃博拉和艾滋病毒等病毒都可以运用这类技术来检测。

而在检测芯片方面,刘钢介绍,“我们使用的检测芯片是由武汉新芯和台积电等知名芯片企业为我们代工生产的。台积电和武汉新芯知道我们在研发检测新冠病毒的芯片技术后,就同意给我们供货,为我们提供了很大帮助。”


3.jpg


实验人员在进行病毒检测实验   图片来源:受访者提供


新冠快检技术成为“刚需”


新冠疫情暴发以来,病毒检测成为非常重要的环节。但由于医疗条件与检测试剂盒等生产产能的限制,检测一度成为对疑似感染者进行确诊的难点。

中国国家卫生健康委员会医政医管局监察专员郭燕红6月24日表示,截至6月22日,全国医疗卫生机构进行核酸检测累计达9041万人/份。

6月中旬,北京疫情出现反复。6月11日至7月7日,北京市完成了超过1100万人次的核酸检测。

此前,由于短期内检测人员数量剧增,一些非高风险地区的北京市民想要自愿做核酸检测,通常需要提前数天进行预约。

家住朝阳区的吴女士告诉 《中国经济周刊》记者,6月下旬,因为要去外地出差,就想联系做核酸检测,但在家附近的医院问了一下,并打电话咨询了几家医院,相关检测预约都已经排到一两周后。谈到新冠快检技术,吴女士表示,“如果真有又快又准的检测方法,那就方便了。”

业内人士认为,尽管目前北京疫情趋稳,但从全球范围来看,疫情形势仍然严峻,未来的不确定性还很大,常态化防控成为必要。而快速检测技术如果能通过验收,确认其准确性,并投入应用,将有助于缓解大规模检测的压力,以及满足常态化防控动态检测的需求。

华大基因CEO尹烨近日在接受媒体采访时表示,所有的诊断最后只有2种趋势,一种就是类似验孕棒那种即时检验,买回家立马就可以测;另一种就是全自动、大规模,送到检验所快速自动化完成。新冠肺炎疫情发生后,给科学家或者从业人员几个月到一两年的时间,就有可能做出来。不是技术遥不可及,而是此前没有这样大规模的迫切需求,需求会催生解决方案。

赵晨表示,他们的技术离市场应用还剩下真病毒和实际病人样本的测试两个步骤。

“如果我们的技术能首先作为核酸检测的一个补充,用于初期现场快速筛查或居民自测,也是为战‘疫’贡献了自己一点力量。”刘钢说。

本网部分信息源自互联网收集整理,如需转载请注明出处!
投稿邮箱:meiligaosu@163.com     通讯地址:北京市石景山区西井路17号      邮政编码:100041