「Science子刊」DNA傳感器穩(wěn)準(zhǔn)快，傳染性病毒一測便知，新冠病毒逃無可逃！這是病毒檢測前所未有的新方法

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作者：Liz Zee

導(dǎo)讀：病毒感染是一個重要的公共衛(wèi)生問題，因?yàn)椴《镜谋l(fā)，如近兩年的新冠肺炎，已經(jīng)在世界各地造成了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會影響。解決這一問題的關(guān)鍵是及時(shí)和準(zhǔn)確地對生物和環(huán)境樣本進(jìn)行病毒診斷，以便及時(shí)治療病毒感染，同時(shí)防止病毒傳播。因此，開發(fā)一種能夠快速檢測病毒是否具有傳染性的方法是非常重要的。

一種新的傳感器，不僅可以檢測是否存在病毒，而且還可以檢測病毒是否具有傳染性——這是控制病毒傳播的一個重要特性。

伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校（University of Illinois Urbana-Champaign，縮寫為UIUC）的研究人員和合作者們開發(fā)了這種傳感器，該傳感器集成了特別設(shè)計(jì)的DNA片段和納米孔傳感，無需對樣品進(jìn)行預(yù)處理即可在幾分鐘內(nèi)對準(zhǔn)和檢測傳染性病毒。他們用兩種引發(fā)全球感染的關(guān)鍵病毒（人腺病毒和新型冠狀病毒）證實(shí)了傳感器的能力。

化學(xué)系榮譽(yù)退休教授Yi Lu、土木與環(huán)境工程教授Benito Marinas、伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校（University of Illinois Chicago，簡稱UIC）教授Lijun Rong、阿根廷拉普拉塔國立大學(xué)（National University of La Plata）教授Omar Azzaroni和德國GSI亥姆霍茲重離子研究中心María Eugenia Toimil-Molares共同領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)工作。他們的研究結(jié)果于昨日（9月22日）發(fā)表在了《Science Advances》上，文章名為“Direct detection of human adenovirus or SARS-CoV-2 with ability to inform infectivity using DNA aptamer-nanopore sensors”。

“傳染性狀態(tài)是非常重要的信息，它可以告訴我們患者是否具有傳染性或環(huán)境消毒方法是否有效，”該研究的第一作者Ana Peinetti說，她在伊利諾伊州擔(dān)任博士后研究員期間進(jìn)行了這項(xiàng)工作。她現(xiàn)在在阿根廷布宜諾斯艾利斯大學(xué)（University of Buenos Aires，簡稱UBA）領(lǐng)導(dǎo)一個研究小組?！拔覀兊膫鞲衅鹘Y(jié)合了兩個關(guān)鍵組成部分：高度特異性的DNA分子和高度敏感的納米孔技術(shù)。我們開發(fā)的這些高度特異性的DNA分子，稱為寡核苷酸適配子，它們不僅可以識別病毒，而且可以區(qū)分病毒的感染狀態(tài)。”

作為病毒檢測的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”，PCR檢測可以檢測病毒遺傳物質(zhì)，但無法判斷樣本是否具有傳染性，也無法判斷一個人是否具有傳染性。這會使追蹤和控制病毒爆發(fā)變得更加困難，研究人員說。

“對于引起新冠肺炎的病毒，研究表明，RNA病毒數(shù)量與病毒的傳染性相關(guān)性極小。在一個人感染的早期階段，RNA病毒含量低且難以檢測，但這個人具有高度傳染性，”Lu說?！爱?dāng)一個人康復(fù)且沒有傳染性時(shí)，RNA病毒含量可能非常高?？乖瓩z測遵循類似的模式。因此，RNA病毒和抗原檢測都無法判斷病毒是否具有傳染性。這可能會導(dǎo)致治療或隔離延遲，或者那些可能仍然具有傳染性的人的隔離期過早結(jié)束。”

檢測傳染性病毒的測試，稱為蝕斑測定，雖然有這樣的測試，但需要特殊的準(zhǔn)備和經(jīng)過幾天的潛伏期才能得出結(jié)果。研究人員報(bào)告說，這種新的傳感器可以在30分鐘到2小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生結(jié)果。

Marinas說，傳感器能夠區(qū)分傳染性病毒和非傳染性病毒，并從可能含有其他污染物的未經(jīng)處理的樣本中檢測出少量病毒，這不僅對于快速診斷處于感染早期或治療后仍具有傳染性的患者很重要，而且對于環(huán)境監(jiān)測也很同樣重要。

Marinas說：“我們選擇人腺病毒來演示我們的傳感器，因?yàn)樗侨澜珀P(guān)注的一種新出現(xiàn)的水傳播病毒病原體。在水消毒劑使病毒不具有傳染性、廢水中存在其他潛在干擾物質(zhì)，再加上天然水體受污染的情況下，檢測傳染性腺病毒的能力提供了前所未有的新方法。我們認(rèn)為這種技術(shù)有潛力為環(huán)境和公共健康提供更強(qiáng)有力的保護(hù)?！?br>
研究人員說，這種傳感技術(shù)可以應(yīng)用于其他病毒，通過調(diào)整DNA以針對不同的病原體。傳感器中使用的DNA適配子可以通過廣泛使用的DNA合成器輕易地生產(chǎn)出來，類似于為PCR測試而生產(chǎn)的RNA探針。納米孔傳感器也可以商用，這使得傳感技術(shù)易于擴(kuò)展，目前任職于德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校（University of Texas, Austin）的教授Lu說。

研究人員正在努力進(jìn)一步提高傳感器的靈敏度和選擇性，并將他們的DNA適配子與其他檢測方法（例如變色試紙或傳感器與智能手機(jī)配合使用）相結(jié)合，以消除對特殊設(shè)備的需求。研究人員表示，憑借區(qū)分非傳染性病毒和傳染性病毒的能力，他們希望他們的技術(shù)也有助于了解感染機(jī)制。

“此外，適配子技術(shù)可以進(jìn)一步發(fā)展成多通道平臺，用于檢測其他引起公眾和環(huán)境健康問題的新出現(xiàn)的水傳播病毒性病原體，例如諾如病毒和腸道病毒，或?qū)е滦鹿诜窝椎牟《咀兎N。”Marinas說。


參考資料：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abh2848

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)，請至正規(guī)醫(yī)院就診。

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