【Science子刊】在家就可以检测新冠病毒？——唾液检测新突破

麻省理工学院和哈佛大学的工程师们设计了一个小型的桌面设备，可以在大约一个小时内从唾液样本中检测出SARS-COV-2。在一项新的研究中，他们发现这种检测方法和现在使用的PCR检测一样准确。

该设备还可用于检测与目前流行的某些SARS-CoV-2变异相关的特定病毒突变。这一结果也可以在一小时内获得，这可能使追踪病毒的不同变种变得更加容易，特别是在无法获得基因测序设施的地区。

麻省理工学院医学工程与科学研究所(IMES)和生物工程系的医学工程与科学教授James Collins说：“我们证明，我们的平台可以通过编程来检测新出现的变异，我们可以很快地重新利用它。在这项研究中，我们针对的是英国、南非和巴西变体，但是您可以很容易地调整检测平台，来检测Delta变体和其它正在出现的变体。”有研究人员说，这项新的诊断技术依赖于CRISPR技术，组装成本约为15美元，但如果大规模生产这种设备，这些成本可能会显著降低。

Collins是这项新研究的资深作者，该研究发表在《Science Advances》杂志上。论文以“Minimally instrumented SHERLOCK (miSHERLOCK) for CRISPR-based point-of-care diagnosis of SARS-CoV-2 and emerging variants”命名，该论文的主要作者是哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的博士后Helena de Puig；波士顿儿童医院和贝丝·以色列女执事医疗中心的儿科讲师Rose Lee，也是Wyss研究所的访问学者；麻省理工学院媒体实验室的研究生Devora Najjar；以及Wyss研究所临床研究员、马萨诸塞州总医院胃肠病学讲师肖谭（音译）。

新的诊断基于SHERLOCK，这是Collins等人在2017年首次报告的基于CRISPR的工具。该系统的组件包括允许检测特定目标RNA序列的RNA引导链，以及切割这些序列并产生荧光信号的Cas酶。所有这些分子成分都可以冷冻干燥长期储存，并在暴露于水后重新激活。

去年，Collins的实验室开始致力于采用这项技术来检测SARS-CoV-2病毒，他们想要能够设计出一种诊断设备，能够产生快速的结果，并且能在几乎没有专业知识的情况下进行操作。他们还希望它能与唾液样本一起使用，让用户更容易使用。为了实现这一目标，研究人员必须结合一个关键的预处理步骤，使唾液核酸酶失效，这种酶可以破坏RNA等核酸。一旦样品进入装置，核酸酶被加热和两种化学试剂灭活。然后，病毒RNA通过唾液膜被提取和浓缩。Lee说：“这种膜是收集核酸并浓缩它们的关键，这样我们就可以获得这种诊断的敏感性。”然后将该RNA样本暴露于冷冻干燥的CRISPR/Cas中，通过自动刺穿装置内的密封水包而被激活。一锅反应放大RNA样本，然后检测目标RNA序列（如果存在）。

肖谭说：“我们的目标是创造一个完全独立的诊断，不需要其它设备。基本上，患者向这个设备吐口水，然后你按下一个柱塞，一小时后你就会得到答案。”

研究人员设计了这个设备，他们称之为miSHERLOCK，这样它最多可以有四个模块，每个模块寻找不同的目标RNA序列。最初的模块包含检测任何SARS-CoV-2菌株的RNA引导链。其他模块特定于与去年出现的一些变体相关的突变，包括B.1.1.7、P.1和B.1.351。

当研究人员进行这项研究时，Delta变异还没有广泛传播。但是因为系统已经建成，他们表示设计一个新的模块来检测这种变异应该是很简单的。该系统还可以很容易地编程来监测可能使病毒更具传染性的新突变。Najjar说：“如果你想进行更广泛的流行病学调查，你可以在人群中出现令人担忧的突变之前设计分析，以监测棘突蛋白中潜在的危险突变。”

研究人员首先用掺有合成SARS-CoV-2 RNA序列的人类唾液测试了他们的装置，然后用约50份病毒测试呈阳性的患者样本测试了设备。他们发现，该设备与现在使用的金标准PCR检测一样准确。而且后者需要鼻拭子，需要更多的时间、更多的硬件和样本处理才能产生结果。

该设备产生一个荧光读数，可以用肉眼看到。研究人员还设计了一个智能手机应用程序，可以读取结果，并将结果发送给公共卫生部门，以便更容易跟踪。研究人员相信他们的设备可以以每台设备2到3美元的低成本生产。如果获得FDA批准并大规模生产，他们设想，这种诊断方法可能对那些希望在家中进行检测的人有用，或者对那些无法广泛地进行PCR检测或SARS-CoV-2变异基因测序的医疗中心有用。

Helena de Puig说：“检测和跟踪这些变异的能力对有效的公共卫生至关重要，但不幸的是，目前只有在专门的流行病学中心通过核酸测序来诊断变异，即使在资源丰富的国家也很少见到。”（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

1.https://www.eurekalert.org/news-releases/924485  

2.https://advances.sciencemag.org/content/7/32/eabh2944

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。