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病毒检测

领先图像©Connect World / Adobe Stock

对医生来说,判断病人是否生病通常很容易——他们在咳嗽,发烧,感觉像在地狱一样——但要知道是什么让他们生病可能要困难得多,需要一组耗时的诊断测试。

现在,来自布罗德研究所(Broad Institute)的一组研究人员发明了一种病毒检测工具,可以同时检测几乎所有通常感染人类的病毒,并提供当日检测结果。

虽然这本身就很了不起,但该工具还可以同时测试1000多名患者对一种病毒的检测——在病毒爆发期间,这种能力可能被证明是非常宝贵的。

芯片上的病毒检测

研究人员发表了一篇研究在他们的病毒检测工具上,他们命名为CARMEN(用于核酸多重评估的组合排列反应),发表在杂志上自然4月29日。

该工具由一个比智能手机稍大的橡胶芯片组成,该芯片包含成千上万个被称为“微孔”的隔间,每个隔间可以容纳一对微小液滴。

为了使用CARMEN进行病毒检测,研究人员首先从患者样本(如鼻拭子或尿液)中提取病毒的遗传物质。然后,他们复制遗传物质,加入荧光染料,并将混合物分解成液滴。

该工具还可以同时检测1000多名患者的一种病毒。

接下来,他们将这些液滴和检测混合物一起加入到每个微孔中。

检测混合物中含有CRISPRCas13蛋白,它被设计用来捕捉特定的病毒序列。如果它找到了,就会产生一个信号,研究人员可以用荧光显微镜检测到。

仅仅使用一个卡门芯片,研究人员就可以检测1048名患者的样本中单一病毒的含量,或者多达5名患者的样本中169种病毒的含量——这是每一种与人类相关的病毒,至少有10个已公布的基因组序列。

布罗德团队利用所有这些病毒对他们的工具进行了测试,评估了来自各种已知感染患者的58个样本。

然后,他们将CARMEN的结果与一种现有的病毒检测技术——被称为“下一代测序”——的结果进行了比较,发现两种测试的一致性达到了99.7%。

扩大患者诊断

研究人员确实注意到,CARMEN有一些限制——例如,它目前需要的设备将使该工具难以部署在医生的办公室,或在病毒爆发期间用于筛查的公共场所。

尽管如此,整个病毒检测过程——从遗传物质提取到结果——只需要不到8个小时。这项技术将每次测试所需试剂的成本降低了300倍,而且制造芯片的过程也极其简单。

“微孔芯片就像一个图章——它是橡胶倒在模具上,”研究员Cheri Ackerman说新闻发布会上。“我们可以很容易地复制并与合作者分享这项技术。”

布罗德团队目前正试图获得美国食品药品管理局(FDA)对CARMEN的批准,以便将其用于检测个人和整个人群的病毒。

“想象一下,在这样一个世界里,你去看医生,实际上你发现了是哪种病毒让你生病,”研究员凯瑟琳·弗雷杰(Catherine Freije)说告诉荷兰的哨兵

她继续说道:“比起去好奇社区中到底发生了什么,我们更愿意去获取相关数据。“真实、准确地测量了那里有什么,它传播的速度有多快,以及它在什么人群中传播。”

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