NIRVANA:可診斷COVID-19並追蹤變種的快速/便攜的新檢測方法

據外媒報道,使用新冠病毒篩查檢測的臨床醫生不僅可以用一種便攜式設備在幾分鍾內診斷出COVID-19,還可以同時檢測其他病毒,如流感–這可能被誤認為是新冠病毒。同時,他們還可以對病毒進行測序,為COVID-19突變和變異的傳播提供有價值的信息。2021年3月31日,一個由多個機構的科學家組成的研究團隊在《醫學》雜志上在線描述了這種被稱為NIRVANA的新檢測。

NIRVANA:可診斷COVID-19並追蹤變種的快速/便攜的新檢測方法

「這是一種病毒檢測和監測方法,不需要像其他方法那樣使用昂貴的基礎設施,」研究共同通訊作者、Salk基因表達實驗室教授Juan Carlos Izpisua Belmonte說。「我們可以用一個便攜式檢測來完成別人用兩三個不同的檢測方法、用不同的機器來做的同樣的事情。」

在世界各地,已經有超過1億人感染了SARS-CoV-2,即導致COVID-19的病毒。迄今為止,已有超50萬美國人死於COVID-19,數量驚人。對人群進行檢測是阻止病毒傳播的關鍵。此外,跟蹤新的SARS-CoV-2變異體的傳播至關重要–其中一些變異體可能對治療或疫苗有不同的反應。

目前確定鼻拭子是否對COVID-19呈陽性的標准方法是進行聚合酶鏈式反應(PCR)檢測,以檢測SARS-CoV-2病毒的遺傳物質。然而,如果樣本是陰性的,患者和臨床醫生就得不到任何可能導致新冠病毒樣症狀的信息–除非他們使用不同的拭子樣本,對其他病毒進行單獨的PCR檢測。而如果樣本對SARS-CoV-2呈陽性,他們也無法得知患者感染了哪種COVID-19變種,除非運行另一組測試;這些測試需要一台大型且昂貴的下一代基因測序機。

去年夏天,沙特阿卜杜拉國王科技大學生物科學副教授李默正在思考如何將他在基因工程和納米孔測序方面的專業知識用於對抗COVID-19大流行。李默此前在Izpisua Belmonte實驗室擔任了6年的Salk博士後研究員,他想知道一種名為等溫重組酶聚合酶擴增(RPA)的基因檢測方法與實時納米孔測序相結合,是否會比目前的COVID-19檢測方法更有用,而且更快、更便宜、更便攜。他與Izpisua Belmonte合作來尋找答案。

與PCR不同的是,PCR通過較低和較高的溫度循環來分離DNA鏈並復制它們,RPA使用蛋白質在短短20分鍾內完成同樣的事情,而不是溫度變化。該技術讓研究人員可以復制更長的DNA片段,並同時探測多個基因。

NIRVANA:可診斷COVID-19並追蹤變種的快速/便攜的新檢測方法

「我們很快意識到,我們不僅可以利用這種技術來檢測SARS-CoV-2,還可以同時檢測其他病毒,」李默說。

在新論文中,李默和Izpisua Belmonte描述了一種小型的便攜式設備,它可以使用RPA檢測法同時篩選96個樣本。他們將該方法稱為NIRVANA,用於「等溫快速病毒擴增的納米孔測序,用於近實時分析」。

科學家們設計的NIRVANA可以同時檢測COVID-19、A型流感、人體腺病毒和非SARS-CoV-2冠狀病毒的樣本。研究人員報告說,在短短15分鍾內,設備就開始報告陽性和陰性結果。而在三個小時內,該設備就會最終確定所有96個樣本的結果–包括SARS-CoV-2的五個區域的序列,這些區域特別容易積累突變,導致新的變異,比如英國發現的B.1.1.7變異。

李默和Izpisua Belmonte對10個已知SARS-CoV-2陽性的樣本、60個未知SARS-CoV-2狀態的樣本以及藏有SARS-COV-2病毒的城市廢水樣本等進行了NIRVANA檢測。在所有情況下,該檢測都能正確識別出哪些病毒存在。測序數據還使他們能夠縮小陽性樣品中SARS-CoV-2的來源范圍;例如區分來自中國和歐洲的菌株。

「這種檢測的設計真的很靈活,所以它不僅僅局限於我們展示的例子,」李默說。「我們可以很容易地調整它來處理另一種病原體,甚至是一些新出現的東西。」

來源:cnBeta