新冠狀病毒SARS-COV-2的快速檢測及側(cè)向流技術(shù)的應(yīng)用
瀏覽次數(shù):5766 發(fā)布日期:2020-2-28
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起初,這只是一次發(fā)燒,一個噴嚏,一聲咳嗽,只是一場看似簡單的感冒,直到它將上千的生命奪去,直到它把每個人「困」住,我們才意識到要將它擊敗需要我們團(tuán)結(jié)齊心,需要技術(shù)快速響應(yīng),需要從檢出到治療到預(yù)防的全面結(jié)合。
識別
才能知方略
首先,讓我們來認(rèn)識這個罪魁禍?zhǔn)住?/strong>
SARS-COV-2 是一種 RNA 病毒,屬于冠狀病毒β屬,有包膜,呈橢圓形,直徑為 60-140 nm。
國家科技部發(fā)布《新冠狀病毒(2019-nCOV)現(xiàn)場快速檢測產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)急項目申報指南》拉開了新冠現(xiàn)場快檢的帷幕,指南一共提及了三種類型的產(chǎn)品:核酸快速檢測設(shè)備及試劑,抗原快速檢測試劑和抗體快速檢測試劑。其中兩種是免疫學(xué)病毒快速檢測。
其中免疫學(xué)病毒檢測方法主要有兩種:
◆ 第一種是通過抗體測抗原,抗體表位的選擇上以 S,N 蛋白為主。
◆ 另一種是通過病毒抗原的固相化來檢測病毒抗體,抗原可以通過全病毒裂解液或者靶點(diǎn)蛋白重組表達(dá)獲得。
通常來說,IgM 抗體在感染早期出現(xiàn),IgG /IgM 抗體在感染中晚期出現(xiàn),并在血液循環(huán)中保持較長時間存在,但抗體檢測容易受到血液標(biāo)準(zhǔn)中的一些物質(zhì)感染并且不同人對于病毒的免疫應(yīng)答也存在差異,所以抗體檢測必須采用 IgM 和 IgG 同時檢測且通常需多次動態(tài)檢測來確認(rèn)。
從側(cè)向流層析產(chǎn)品角度來看,找到合適的抗體或者重組抗原產(chǎn)品是產(chǎn)品開發(fā)的第一步,除了需要考慮檢測抗體的靈敏度和特異性外,還需要考慮標(biāo)志物的選擇,另外試紙條的工藝也對 IgG/IgM 的檢查有很大的影響。
通常側(cè)向流層析試紙條主要包括四個部分,樣本墊,結(jié)合物釋放墊,NC 膜和吸收墊。
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Fig.1 側(cè)向流層析產(chǎn)品及相關(guān)推薦
在新版的 COVID-19 診療方案中,核酸檢測依然是患者臨床確診和康復(fù)出院的重要依據(jù),也是接觸者解除隔離的重要判斷依據(jù)。
我們知道 SARS-COV-2 是一種 RNA 病毒,它的遺傳物質(zhì)是核糖核酸,其特異性核酸序列是區(qū)分這一病毒與其他病原體的標(biāo)志物。新冠狀病毒核酸檢測的目的就是為了在感染患者體內(nèi)找到該病毒的存在。
目前普遍采用的是核酸檢測方法即第二代實(shí)時多重?zé)晒舛?RT-PCR 技術(shù),主要步驟包括樣本采集,核酸提取、目標(biāo)片段、擴(kuò)增、檢測等。
Fig.2 多重?zé)晒舛?RT-PCR 技術(shù)流程圖
其中 mRNA 的提取試劑盒主要包括硅膠膜柱式法和磁珠法,與硅膠柱吸附法相比,磁珠法自動化程度高,適用于大批量樣本的處理。但硅膠柱吸附法提取 RNA 的效率相對較高,適用于微量病毒 RNA 提取。
目前,以 Whatman 高質(zhì)量玻纖為原料制備的柱式核酸提取試劑盒已經(jīng)在一線發(fā)揮著重要的作用。可用于柱式核酸提取柱的高純度玻纖和石英產(chǎn)品包括:
Table.1 用于核酸提取試劑柱玻纖產(chǎn)品性能表
核酸檢測雖然是患者臨床確診和康復(fù)出院的重要依據(jù),但由于耗時長,一定程度上減慢疾病檢測的速度,免疫側(cè)向流雖然測試時間短但靈敏度相較于核酸檢測尚比較低且 IgG/IgM 檢測有一定的窗口期。
是否有方法能夠?qū)⒑怂釞z測的優(yōu)勢和側(cè)向流的優(yōu)勢相結(jié)合呢?
近日,MIT 的 Zhang Feng 團(tuán)隊提出了使用高靈敏度酶促解鎖(SHERLOCK)技術(shù),檢測 COVID-19 的方案。
使用合成的 SARS-COV-2 病毒 RNA 片段,能夠在 20 到 200 aM 之間一致的檢測 COVID-19 靶序列。從用于 qRT-PCR 測試的核酸提取開始,在 1 個小時內(nèi)完成所有的步驟:
Fig.3 SHERLOCK 技術(shù)檢測 SARS-COV-2 流程示意圖
Fig.4 不同濃度樣本檢測示意圖
SHERLOCK 技術(shù)最早是在 2018 年由 Zhang Feng 及其團(tuán)隊提出,并在 2018 年和 2019 年相繼發(fā)表了論文詳細(xì)闡述了該項技術(shù)的理論及應(yīng)用,此技術(shù)也給我們提供了很好的檢測思路,也希望能從科研早日進(jìn)入到臨床應(yīng)用。
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參考文獻(xiàn)
SHERLOCK: nucleic acid detection with CRISPR nucleases. Kellner MJ. Koob JG. Gootenberg JS, Abudayyeh OO, and Zhang F. Nuture Protocols. 2019 Oct; 14 (10):2986-3012, doi: 10.1038/s41596-019-0210-2