2022-08-08

Nat Biomed Eng | 清华和四川大学联合发布廉价试纸检测新冠

原创 图灵基因 图灵基因 2022-08-08 09:01 发表于江苏

收录于合集#前沿分子生物学技术

SARS-CoV-2病毒正在不断进化。特异而有效地检测不断演变的变异的能力是遏制COVID-19大流行进展的关键一步，与流行的观念相反，这一步还远远没有结束。

四川大学和清华大学的科学家开发了一种廉价的酶比色测定法，可以同时检测SARS-CoV-2的存在，并区分α、β和γ变异的特异性突变。每项测试仅需约0.3美元，并在30分钟内提供结果。

《Nature Biomedical Engineering》杂志上一篇题为“A paper-based assay for the colorimetric detection of SARS-CoV-2 variants at single-nucleotide resolution”的文章详细介绍了该分析的步骤。

“我们整合到折叠式纸条中的分析利用了核酸链置换反应、与单碱基对错配相关的热力学能量损失以及金属离子控制的尿素酶切来增强对病毒RNA的识别，以便通过智能手机读出pH值变化的色度读数。”作者指出。

缺乏负担得起且可扩展的诊断工具来检测SARS-CoV-2变体正在阻碍全员感染检测和流行病学监测。随着新变异的出现，对病毒传播、致病性和疫苗有效性的质疑只能通过在全球范围内迅速准确地检测变异来解决。

理想情况下，筛选SARS-CoV-2变体应该能够检测病毒RNA中的单核苷酸突变，提供快速答案，并采用灵活的多路复用方法，能够识别多个现有变体以及经过简单修饰的新兴变体。

“需要可扩展的SARS-CoV-2测试以解决变异体，这促使我们努力探索单核苷酸解析的病毒RNA检测策略。”作者指出。

作者将这种新的检测方法命名为MARVE，“多路复用、无核酸扩增、单核苷酸解析的病毒进化。”该测试不需要使用PCR或RT-PCR扩增病毒核酸，但仍可以单核苷酸分辨率检测病毒RNA。为了实现这一点，研究人员使用了一种可编程的酶诱导的核酸链置换过程来检测样本中的单个病毒RNA。这消除了核酸扩增的需要，并降低了测试的生产成本和最终读数的周转时间。

链置换反应是通过双链DNA探针实现的，作者称之为立足点交换DNA探针（TEprobe），该探针旨在识别SARS-CoV-2变体（α、β、γ和δ）中的突变。TEprobe由一对末端单链悬垂组成，形成正向和反向立足点。所设计的正向和反向立足点序列使TEprobe能够精确控制样本中病毒RNA诱导的链置换反应的净热力学能量。作者根据序列中单个错配的热力学能量损失，通过链置换反应成功区分了突变病毒和野生病毒RNA。

识别病毒RNA会释放一种银离子，抑制脲酶——一种将尿素分解为氨、二氧化碳和水的酶。因此，金属离子的释放控制尿素的裂解、产生的铵离子水平和pH值。因此，可以使用pH指示剂直观地识别SARS-CoV-2变体中的已知突变。

“为了证明MARVE的简单性、便携性和多路复用能力，我们使用智能手机在综合测试纸中测量了SARS-CoV-2及其五个关键变体。我们还开发了一个智能手机应用程序来指导诊断，并可视化和记录临床和冷链食品样本的测试结果，便于经过培训的人员对SARS-CoV-2变体进行现场分析。”作者指出。

该团队在50份咽拭子样本上测试了该检测方法，同时检测了SARS-CoV-2的存在以及SARS-CoV-2变异的α、β和γ变异的特异性突变。他们表明，他们的读数与通过实时定量聚合酶链反应和RNA测序获得的结果相匹配。

这种可检测COVID-19病毒及其变体的可定制且廉价的纸质检测方法，有助于病毒监测和全员诊断和筛查，而无需进行复杂且耗时的实验室测试。