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新的冠状病毒检测有望更快、更便宜、更容易

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在美国,等待COVID-19检测结果的平均时间大约是4天。更糟糕的是,10%的人在10天或更长时间内没有收到实验室检测结果。

快速报告检测结果有助于识别感染者,这样他们和任何可能传播冠状病毒的人都可以被隔离,防止病毒进一步传播。

麻省理工学院的生物工程师Omar Abudayyeh说:“如果你有14天的时间来了解一个人是否真的生病了,是否具有传染性,那么在这段时间里,他们会接触到更多的人,而不是一天、六个小时或一个小时的时间。”

Abudayyeh是众多研究人员和公司中的一员,他们都在竞相开发新的、更快速的诊断测试,从而完全避开临床实验室。其中一些测试是在一体机中完成分析的,这些一体机非常便携,可以安装在学校、疗养院和办公室中。有几家公司正在开发类似的测试,可以在30分钟或更短时间内诊断出COVID-19,其准确度可与实验室测试相媲美。其他人则利用基因编辑器CRISPR的力量来提供快速的结果。

另外一种检测方法由雅培公司(Abbott Laboratories)研制,沐鸣注册登录并于8月26日获得美国食品和药物管理局(Food And Drug Administration)的紧急使用许可,其工作原理更像是妊娠检测。它所需要的只是一张信用卡大小的测试卡,几滴反应溶液和一份鼻腔拭子样本。15分钟内,如果样本含有病毒,卡片上就会出现两条线;如果没有,就会出现一行。

黄金标准

目前对COVID-19进行准确检测的黄金标准是PCR,即聚合酶链反应,它可以检测到病毒的遗传物质RNA (SN: 3/6/20)的微小数量。

该测试需要直接从患者身上采集病毒RNA,通常使用插入鼻腔深处的拭子采集。在临床实验室里,病毒的RNA被转化为DNA,然后通过一种专门的仪器对DNA进行加热和冷却,使其复制,从而更容易被检测出来。重复这个过程大约一小时后,如果DNA出现,样本被认为是导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒阳性。

这种测试是相当准确的。他们会在感染的早期忽略一些人,或者因为实验室的错误,产生假阴性,也就是说,测试结果显示某人没有被感染,而实际上他们是被感染了。在这种技术中,假阳性(当检测错误地表明未感染者携带病毒时)非常罕见。所以,如果PCR测试表明一个人被感染了,他们可能确实携带病毒。主要的缺点是速度。返回结果通常需要几天时间,而实验室中的备份可能会拖出一到两周的时间。

有些人觉得鼻探针不舒服,所以其他的实验室测试已经开发出来,依靠较少的侵入性样本。8月15日,美国食品和药物管理局批准了一项基于唾液的测试,SalivaDirect,用于紧急情况下的使用。这并不是首次在唾液中检测出SARS-CoV-2病毒,因为唾液比从鼻腔中采集样本更容易。但它简化的程序加快了样品的制备,绕过了近几个月来一直短缺的检测供应。然而,SalivaDirect并不是一个快速的测试。它仍然需要由临床实验室进行处理,这导致了从提供样本到收到结果之间的等待时间。

为了开发更快的测试,公司正在采取各种方法。这项工作的部分资金来自美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的快速加速诊断计划(Rapid accelerate of Diagnostics initiative,简称RADx),该组织已向七家应对检测挑战的公司投资2.487亿美元。

带翻盖的长方形小医疗设备

例如,总部位于圣地亚哥的Mesa Biotech公司获得了RADx的资助,用于生产一种PCR测试,该测试用一个手持式码头和一次性墨盒取代了整个临床实验室。该公司表示,Accula测试中的专利技术已经获得了美国食品和药物管理局(FDA)的紧急使用授权,可以在30分钟内提供COVID-19诊断。

开灯

其他由radx资助的公司,比如总部位于加州门洛帕克的Talis Biomedical,并没有使用PCR来扩增SARS-CoV-2病毒材料。Talis One系统使用LAMP,即环介导的等温放大。在典型的LAMP实验中,将病人的鼻腔或口腔拭子样本与酶和特殊设计的DNA片段混合,然后加热到65摄氏度,将病毒RNA复制成DNA,并产生更多的DNA副本。在Talis测试中,样本被放在一个盒式磁带中,放入一个专门的基座中,在30分钟内进行分析。

与在冷热之间循环的仪器不同,LAMP将反应加热到一个温度。“你可以在水浴中进行反应,”内森·坦纳说,他是马萨诸塞州伊普斯维奇新英格兰生物实验室的分子生物学家。

坦纳说,一般来说,基于lamp的诊断检测不如基于PCR的检测那么灵敏,但考虑到它们的要求更简单,因此可以用于检测更多的人。在一种新描述的LAMP测试方法中,溶液在存在100个或更多的SARS-CoV-2 RNA分子时改变颜色。该研究的作者在8月12日的《科学转化医学》(Science Translational Medicine)上描述了这项测试。他们提出,这种方法没有检测到最低病毒载量,但将适合于识别病毒载量中等至高的个体。

的蛋白质

第三个由radx资助的测试只需15分钟就能得到结果。这项由位于圣地亚哥的Quidel公司进行的测试并不是检测病毒RNA,而是从病毒颗粒中检测蛋白质。这些病毒蛋白也是抗原,这意味着当它们入侵我们的身体时,它们会刺激免疫反应。这种抗原测试类似于医生办公室和药房用于诊断流感患者的测试。

不要混淆抗原与抗体测试,检测抗体的人发展以应对感染(SN: 4/28/20)就像一个怀孕测试,COVID-19抗原测试使用抗体来检测病毒蛋白质,给一个是或否的答案,hamad - schifferli金正日到说大学的生物工程师马萨诸塞州波士顿。

吉德尔索非亚SARS抗原测试已被授权用于紧急情况。和其他由radx资助的快速测试一样,沐鸣平台登陆线路它使用一个dock和一次性的墨盒:不像妊娠测试那样在stick上画一条线,dock检测到有SARS-CoV-2蛋白的荧光信号。

显示文本工具包的盒子,带有测试卡示例,一个棉签和一瓶溶液

雅培实验室8月26日授予紧急使用授权的检测也是一种抗原检测,而且基于卡片技术,更加简单。总部位于伊利诺伊州阿博特帕克(Abbott Park)的雅培(Abbott)。该公司表示,在最初的研究中,他们的检测能够在35名covid -19阳性患者中检测出34人出现症状,即97%。

优点:抗原测试不需要任何专门的实验室仪器或酶。“这一切都是自给自足的,”haad - schifferli说。然而,如果没有扩增病毒物质的步骤,抗原测试可能比PCR或LAMP更不敏感,并导致更高的假阴性结果率,根据FDA的抗原测试紧急使用授权指南高达20%。

这是因为人们产生的病毒数量可能大不相同,这取决于他们被感染的时间。对大多数人来说,冠状病毒在感染后几天到发病后九天内最为丰富(SN: 3/13/20)。之后,免疫系统开始发挥作用,阻止病毒的产生。另一方面,病毒RNA可以在一些人体内检测一个多月。抗原测试的阴性结果很有可能是虚假的安慰,所以FDA说,诊断可能需要用另一种类型的测试来确认,比如PCR。

一种新的快速测试

尽管抗原检测通常不像标准PCR或新的快速检测那样准确,但如果它们的使用变得广泛,它们可能在帮助结束大流行方面发挥关键作用。不过,到目前为止,即使是雅培的15分钟测试也需要医生下令并在医疗保健环境下进行,因此这可能会给它的使用带来障碍。但是,如果人们甚至不需要离开家去做检查呢?

这正是haad - schifferli和她的同事们正在研究的。这个想法是建立一个更便宜的测试,不需要专门的仪器——只需要一张纸和一个肉眼可以检测到的信号。这种简单的测试可以在家里更广泛地应用。“这将改变游戏规则,”她说。

如果COVID-19检测得到足够广泛的应用,就可以作为一种公共卫生措施,识别出SARS-CoV-2水平较高并将病毒传播给他人的人,即使他们没有表现出症状。这是因为频繁和快速的检测可以用于查明正在发生的疫情(SN: 7/1/20)。如果成本足够低,这些测试可以供人们每天使用,通过反复测试捕捉任何遗漏的检测结果。

根据8月21日至8月27日的数据,美国目前平均每天对近70万人进行检测。然而,迈克尔·米娜希望看到更多的检查,比如“在这个国家每天进行2亿次检查。”波士顿哈佛大学公共卫生学院的流行病学家Mina说,在减缓冠状病毒的传播方面,由如此广泛的测试提供的监测“将有效地起到与疫苗相同的作用”。

但是,对于可以在人们第一次开始传播冠状病毒时提醒他们采用的日常全人口检测来说,沐鸣平台注册登录官网一种检测需要足够便宜——例如,低于1美元——以便许多人经常使用。雅培公司表示,其检测费用为5美元。Quidel的测试盒售价23美元一个,其他由radx资助的快速测试的价格可能也在相同的范围内。鉴于其较高的准确性,这些测试可以有一个单独的用途:最终确定一个人是否感染,并确保他们得到治疗。

测试的圣杯可能是一种快速、简单、准确和廉价的测试,而且可以广泛使用——甚至可以用于家庭。一组科学家可能是接近这一目标的人之一。这项工作由麻省理工学院麦戈文大脑研究所的生物工程师Abudayyeh、Jonathan Gootenberg和Feng Zhang领导。张还在麻省理工学院博德研究所和哈佛大学工作。

该团队开发了一种使用基因编辑工具CRISPR的测试。所有人需要做的就是将一个样本——从鼻拭子或唾液中——加入到一个装有反应溶液的试管中,在一壶水中将试管加热到60摄氏度一个小时,然后在试管中加入一张纸测试条。如果出现两条链,就意味着存在SARS-CoV-2 RNA。

读数依赖于一种CRISPR酶Cas12b的活性。如果SARS-CoV-2 RNA出现在反应中,Cas12b就会切断称为报告基因的DNA短片段,它在两端都有标记。两半的记者然后灯芯纸条到不同的地方,出现两行。如果病毒RNA不存在,报告器会保持完整,并沿着条带移动到一个地方,显示为一条直线。

研究人员在5月8日发表在medRxiv.org上的预印报告中称,新的检测方法STOPCovid尚未被批准用于临床,但基于对少数患者的检测,它可以识别SARS-CoV-2病例和PCR检测。他们说,它会在大约一个小时内返回结果,成本不到10美元。

与依赖于底座和墨盒的快速测试不同,STOPCovid测试被设计成每周可进行数百万次测试,Gootenberg说。“从来没有人要求每周进行数百万或数千万次检查。”

其他研究小组也开发了类似的基于crispr的COVID-19检测(SN: 4/17/20)。

Mina说,随着如此多的新技术的发展来检测冠状病毒,“我们将用一个全新的诊断领域来摆脱疫情。”