從采集到結果公布,最快需要2小時,這是目前通用的新冠病毒核酸檢測需要的時間。日前,復旦大學高分子科學系魏大程團隊研發(fā)出一種新型檢測方法,只需4分鐘核酸檢測就能出結果,相關研究成果發(fā)表在《自然生物醫(yī)學工程》上。未來核酸檢測,即測即走或將成為可能。
基于逆轉錄聚合酶鏈反應(qRT-PCR)的核酸檢測是篩查新冠陽性患者的“金標準”。作為一種用于放大擴增特定的DNA片段的分子生物學技術,它最大的特點是將微量的DNA數(shù)量大幅增加。但qRT-PCR的預處理和擴增過程增加了檢測時間,檢測過程也需要熟練的技術人員、特定的實驗室和設備。
魏大程團隊提出了分子機電系統(tǒng),這是一種DNA分子自組裝而成,通過外電場驅動,能精準調控分子識別和信號轉化過程的微型裝置。簡單而言,其工作原理就是將檢測中的化學信號轉變?yōu)殡娦盘枴?span style="display:none">Z92新江南網|江南區(qū)域知名綜合門戶網
運用新方法,通過傳統(tǒng)的鼻咽拭子采集樣本后,樣本中新冠病毒核酸的某一基因片段與分子機電系統(tǒng)會發(fā)生特異性作用,檢測結果可直接從電學響應中讀出,不需要復雜操作,在4分鐘內就可以檢測到新冠病毒。即,晶體管中有電信號反應,則樣本呈新冠陽性。
qRT-PCR檢測之所以需要擴增,是因為臨床樣本中核酸濃度與病毒載量非常低。團隊使用病毒轉運培養(yǎng)基連續(xù)稀釋樣本中提取的病毒核酸,在低濃度下,qRT-PCR檢測已變得無能為力;而新設備在病毒轉運培養(yǎng)基中濃度降至約0.02拷貝/微升時仍可以檢測到病毒。
在測試新設備的實驗中,團隊測試了33個來自核酸檢測呈陽性的新冠病毒感染者的鼻咽拭子樣本、23個來自發(fā)燒但核酸檢測呈陰性的患者樣本,以及來自健康志愿者的25個樣本。所有臨床樣本加熱釋放核酸,直接進行測試,無需核酸提取或擴增。結果顯示,新設備與qRT-PCR檢測結果一致。
這一研究成果何時能夠落地?魏大程表示,研究尚處于理論驗證階段,距離產業(yè)化還有一段路程,預計最快5年內能夠落地。“隨著器件尺寸的減小和大批量生產會帶來成本的降低。”一旦開發(fā)成功,這種檢測設備可以方便攜帶,實現(xiàn)在機場、診所和當?shù)丶痹\室,甚至在家中完成檢測。
據(jù)介紹,除了新冠病毒檢測,該技術還有可能對其他疾病進行快速的精確診斷,不再需要通常意義上,花費數(shù)小時或數(shù)天才能完成的目標物純化、擴增或培養(yǎng)。“我們也在做一些其他生物標志物的研究,比如,如何準確檢測癌癥標志物。”
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