「Nature子刊」30分鐘即可檢測(cè)新冠！低成本、更快速、更精確的COVID-19檢測(cè)技術(shù)來了

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作者：Daisy

導(dǎo)讀：理想的COVID-19檢測(cè)應(yīng)將快速、靈敏和易用等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，但遺憾的是，現(xiàn)有的基于RT-PCR的新冠檢測(cè)技術(shù)無法滿足這三個(gè)條件。因此，開發(fā)一種檢測(cè)速度快、特異性高、靈敏度好以及易用性強(qiáng)的檢測(cè)技術(shù)就顯得尤為重要。最近，刊登在《Nature Communications》上的一項(xiàng)研究，DTU衛(wèi)生技術(shù)研究人員開發(fā)出了一種一鍋、無酶、等溫檢測(cè)法，快速檢測(cè)SARS-CoV-2 RNA的低成本檢測(cè)技術(shù)。這種“單鍋檢測(cè)法”，命名為NISDA檢測(cè)法，特異性為100%，基于TMSD（無酶分子工具)，在42°C下30分鐘內(nèi)檢測(cè)到極低濃度的RNA。

隨著大流行的爆發(fā)，你一定希望有一種快速的診斷方法，這樣我們就可以迅速知道自己是否被感染了，例如，在你登機(jī)或探親之前。

目前世界衛(wèi)生組織推薦的SARS-CoV-2 RNA檢測(cè)方法很大程度上需要依賴生物酶的作用。高成本、嚴(yán)格的運(yùn)輸和儲(chǔ)存條件以及全球酶供應(yīng)短缺限制了大規(guī)模檢測(cè)。這意味著大多數(shù)國(guó)家必須優(yōu)先對(duì)易感染病例進(jìn)行檢測(cè)，這會(huì)造成診斷和確定陽性病例的延誤，同時(shí)也會(huì)妨礙大流行的緩解和抑制。

為了跟上新冠病毒的高傳播率，SARS-CoV-2檢測(cè)以創(chuàng)紀(jì)錄的速度發(fā)展，體外診斷（IVD）市場(chǎng)經(jīng)歷了前所未有的活力。以核酸為基礎(chǔ)的診斷方法，用于篩選鼻/口咽拭子樣本中的病毒RNA，通常用于識(shí)別那些患有活動(dòng)性冠狀病毒感染的患者。盡管胸部計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）和血清學(xué)檢測(cè)正在用于新冠病毒的診斷，定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)（qRT-PCR）仍然是全基因組檢測(cè)的金標(biāo)準(zhǔn)，在控制新冠病毒大流行方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。然而，從樣品到結(jié)果需要幾個(gè)小時(shí)，并且該方法需要一個(gè)復(fù)雜的熱循環(huán)儀器，以在離散步驟中升高和降低反應(yīng)溫度。

最近，研究人員在《Nature Communications》上發(fā)表了一篇題為：“A non-enzymatic, isothermal strand displacement and amplification assay for rapid detection of SARS-CoV-2 RNA”的文章，介紹了一種快速檢測(cè)SARS-CoV-2 RNA的非酶等溫鏈置換和擴(kuò)增方法，這種檢測(cè)方法相對(duì)于之前的檢測(cè)法具有更多的優(yōu)勢(shì)，稱為NISDA 檢測(cè)法：不需要 RNA 逆轉(zhuǎn)錄步驟，速度快（<30 分鐘），經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，在室溫下非常穩(wěn)固（>1 個(gè)月）、等溫（42 °C），可以說是一種絕佳檢測(cè)。

DOI: 10.1038/s41467-021-25387-9

更簡(jiǎn)單、更便宜

非酶等溫?cái)U(kuò)增法由于其簡(jiǎn)單、快速的特點(diǎn)，已顯示出替代qRT-PCR的潛力。盡管這些方法在目標(biāo)基因較短時(shí)表現(xiàn)良好，但它們?nèi)圆荒苡行У貦z測(cè)整個(gè)基因組（長(zhǎng)DNA或RNA靶點(diǎn)）。


在新冠肺炎大流行期間，僅歐元區(qū)在2020年第一季度的GDP就下降了3.8%（歐盟統(tǒng)計(jì)局2020年）。因此，開發(fā)一種低成本的病原體檢測(cè)方法，將對(duì)患者和旨在對(duì)抗未來流行病的醫(yī)療系統(tǒng)都非常有益。

DTU Health Tech的副教授孫毅（音譯)和博士后研究員Mohsen Mohammadniaei共同發(fā)明了一種“單鍋檢測(cè)法”，他們將其命名為NISDA（非酶等溫鏈置換和擴(kuò)增方法）。該檢測(cè)方法用于快速檢測(cè)SARS-CoV-2 RNA，無需qRT-PCR方法中的RNA逆轉(zhuǎn)錄步驟。作為一個(gè)“鍋”，可實(shí)現(xiàn)單步檢測(cè)程序，即用戶只需將樣品添加到一根試管中，將其放置在儀器中，等待30分鐘即可獲得結(jié)果。

該檢測(cè)在恒溫下工作，不需要酶，并且基于toehold介導(dǎo)的鏈置換（TMSD）方法。TMSD是一種無酶分子工具，其中一條DNA或RNA鏈（輸出）被另一條DNA或RNA鏈（輸入）取代，形成更穩(wěn)定的雙鏈結(jié)構(gòu)。

NISDA檢測(cè)與類似分子診斷方法的比較

高精度和高靈敏度

NISDA檢測(cè)能夠在30分鐘內(nèi)檢測(cè)到極低濃度的RNA（10拷貝/L）。通過與Hvidovre醫(yī)院和Bispebjerg醫(yī)院的合作，研究團(tuán)隊(duì)可以對(duì)NISDA檢測(cè)進(jìn)行臨床驗(yàn)證，NISDA檢測(cè)具有100%的特異性，在實(shí)驗(yàn)室操作時(shí)靈敏度為96.77%，在醫(yī)院現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)靈敏度為100%。

副教授孫毅解釋說：“我們利用TMSD方法，設(shè)計(jì)了三種DNA探針。一個(gè)探針將整個(gè)基因組交換成短DNA鏈，另外兩個(gè)探針利用交換的短DNA觸發(fā)熒光信號(hào)放大級(jí)聯(lián)反應(yīng)。NISDA檢測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單。我們?nèi)∠嗣傅氖褂?，以降低檢測(cè)成本并增強(qiáng)其在室溫下的穩(wěn)定性?！?br>
在NISDA檢測(cè)的工作流程中，首先，從患者口咽拭子樣本中提取RNA，然后添加到反應(yīng)混合物中 ，并在42°C下培養(yǎng)30分鐘和熒光測(cè)量，熒光信號(hào)明顯高于對(duì)照樣品（陰性）的樣品視為陽性。當(dāng)目標(biāo)病毒RNA存在時(shí)，它通過INA鏈的toehold序列被起始者識(shí)別。然后INA開始與病毒RNA雜交，導(dǎo)致模板置換。這一步驟被稱為“置換”，是將長(zhǎng)病毒RNA交換成短DNA模板的過程。這一步非常關(guān)鍵，因?yàn)槭褂枚棠０搴?，后續(xù)信號(hào)放大效率更高。

NISDA檢測(cè)SARS-CoV-2 RNA

面向多疾病診斷工具

博士后研究員Mohsen Mohammadniaei說：“直接參與改善人們的健康是生物醫(yī)學(xué)研究人員的終極夢(mèng)想，我們相信NISDA檢測(cè)為我們提供了實(shí)現(xiàn)這一雄心的絕佳機(jī)會(huì)?！?br>
孫毅表示：“下一步是進(jìn)一步設(shè)計(jì)用于檢測(cè)不同病原體的NISDA檢測(cè)，并開發(fā)用于多種疾病診斷的護(hù)理點(diǎn)診斷設(shè)備。NISDA檢測(cè)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是它能夠設(shè)計(jì)用于短RNA靶點(diǎn)，如癌癥生物標(biāo)記物microRNA。目前，我們正在探索NISDA檢測(cè)商業(yè)化的不同方案，我們確信NISDA檢測(cè)將在不久的將來會(huì)廣為人知。”

參考資料：

https://medicalxpress.com/news/2021-09-low-cost-method-rapid-covid.html

注：本文旨在介紹醫(yī)學(xué)研究進(jìn)展，不能作為治療方案參考。如需獲得健康指導(dǎo)，請(qǐng)至正規(guī)醫(yī)院就診。

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