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诺奖得主测“新冠”

作者:admin 2020-10-29 我要评论

文/袁越(yue) 目(mu)前(qian)公认的(de)(de)新冠检(jian)测黄金标准是RT-PCR,也就是先(xian)把病毒(du)的(de)(de)RNA转换(huan)成相应(ying)的(de)(de)DNA(简(jian)称RT),再用多聚酶链式反应(ying)(简(jian)称PCR)将DNA扩增(zeng)到可以被仪(yi)器检(jian)测出来的(de)(de)...

文/袁越

目前公认的(de)(de)新冠检测黄金标(biao)准是(shi)RT-PCR,也就是(shi)先把病毒的(de)(de)RNA转换成相应(ying)的(de)(de)DNA(简称(cheng)RT),再用(yong)多聚酶链式反应(ying)(简称(cheng)PCR)将DNA扩(kuo)增到可以被仪器检测出(chu)(chu)来的(de)(de)程(cheng)度(du)。这个(ge)方法的(de)(de)好处(chu)是(shi)灵敏度(du)高(gao),每(mei)微升(1微升等于(yu)0.1%毫升)咽(yan)拭子当中只要含有1个(ge)病毒RNA分子就可以被检测出(chu)(chu)来。但(dan)这个(ge)方法有个(ge)致命的(de)(de)缺点,那就是(shi)速度(du)太慢,最快也需一整天(tian)的(de)(de)时间才能出(chu)(chu)结果。

但(dan)是,流行病(bing)(bing)(bing)(bing)学(xue)专家们都认为,要想更(geng)有(you)效地(di)控制住(zhu)疫(yi)情,病(bing)(bing)(bing)(bing)毒筛查的(de)速(su)度(du)才是更(geng)重(zhong)要的(de)因(yin)素。为了加快(kuai)速(su)度(du),甚至可以适(shi)当(dang)地(di)牺牲灵(ling)(ling)敏(min)度(du)。事实上,病(bing)(bing)(bing)(bing)毒检测的(de)灵(ling)(ling)敏(min)度(du)太高并不(bu)(bu)(bu)见(jian)得是个好(hao)事情,因(yin)为RT-PCR检测的(de)只是病(bing)(bing)(bing)(bing)毒RNA,不(bu)(bu)(bu)是完(wan)整的(de)病(bing)(bing)(bing)(bing)毒颗粒,所以阳(yang)性结果(guo)并不(bu)(bu)(bu)等于新冠(guan)肺炎(yan)感染(ran)。新的(de)临床研究结果(guo)表明,如果(guo)检测出的(de)新冠(guan)病(bing)(bing)(bing)(bing)毒载(zai)量低于每微升100个的(de)话,其(qi)中大(da)部(bu)分(fen)病(bing)(bing)(bing)(bing)毒都是残(can)缺不(bu)(bu)(bu)全的(de),因(yin)此这个病(bing)(bing)(bing)(bing)人几乎不(bu)(bu)(bu)具备传(chuan)染(ran)性,也不(bu)(bu)(bu)太可能出现症状。但(dan)传(chuan)统的(de)新冠(guan)测试仍然(ran)会把这样的(de)病(bing)(bing)(bing)(bing)人当(dang)成(cheng)阳(yang)性病(bing)(bing)(bing)(bing)例(li)而隔离起(qi)来,这么做(zuo)有(you)过度(du)防卫的(de)嫌疑(yi),有(you)可能适(shi)得其(qi)反。

所以,有(you)(you)专家认为一款测(ce)试盒只要(yao)能有(you)(you)每微(wei)升(sheng)100个(ge)病毒颗粒的(de)(de)灵敏度(du)就足(zu)(zu)够了(le),关键(jian)是要(yao)足(zu)(zu)够快(kuai)(kuai)。那么,满足(zu)(zu)这个(ge)标准(zhun)的(de)(de)快(kuai)(kuai)速检(jian)测(ce)试剂盒有(you)(you)可能被研制出(chu)来吗(ma)?答案似乎是肯定的(de)(de)。2020年诺贝尔化学奖得主之一的(de)(de)詹妮弗·杜德纳(Jennifer Doudna)博士利用她(ta)发(fa)明的(de)(de)基因编辑(ji)技术研发(fa)出(chu)了(le)一种新冠(guan)快(kuai)(kuai)速测(ce)试法,只需5分钟就能知(zhi)道结果。

基因编辑技术的(de)学名叫做CRISPR/Cas9,其中CRISPR可以(yi)看(kan)作(zuo)一(yi)个(ge)RNA探针(zhen),负责检(jian)测(ce)特定的(de)核酸序列(lie)。Cas9则是一(yi)个(ge)和探针(zhen)连在一(yi)起的(de)DNA酶,一(yi)旦RNA探针(zhen)发现目标,Cas9就会(hui)被(bei)激(ji)活,把目标DNA拦腰切断(duan)。

杜德纳博(bo)士(shi)和她领导的(de)(de)团(tuan)队在CRISPR/Cas9的(de)(de)基(ji)础上(shang)设计了(le)一(yi)个新的(de)(de)工(gong)具,名为CRISPR/Cas13a。其中(zhong)的(de)(de)RNA探(tan)针能够检(jian)测出(chu)病毒(du)的(de)(de)存在,Cas13a则是一(yi)个RNA酶,一(yi)旦探(tan)针发现了(le)病毒(du)的(de)(de)踪迹,Cas13a就会(hui)(hui)被(bei)激活,然后把周围(wei)环境中(zhong)的(de)(de)所(suo)有单(dan)链RNA统统切(qie)(qie)断。于(yu)是,如果事先把一(yi)些(xie)荧光基(ji)团(tuan)和单(dan)链RNA连在一(yi)起加入到溶(rong)液中(zhong),那么当这(zhei)些(xie)单(dan)链RNA被(bei)切(qie)(qie)断后,荧光基(ji)团(tuan)就会(hui)(hui)被(bei)释放(fang)出(chu)来,并(bing)在激光的(de)(de)照射下发出(chu)荧光,从而被(bei)仪器检(jian)测到。

早在(zai)今年5月就(jiu)有人尝试过这个方法,但因为灵(ling)敏(min)度(du)太低,仍然需要事先(xian)通(tong)过RT-PCR来(lai)扩增(zeng)病(bing)毒(du)RNA,和(he)传统方法相比优势不(bu)明显。杜德纳的(de)团队改(gai)进了(le)(le)检(jian)测方法,同时加(jia)入两个不(bu)同的(de)RNA探针来(lai)放(fang)大信号,终于(yu)可以(yi)做(zuo)到(dao)在(zai)不(bu)事先(xian)扩增(zeng)病(bing)毒(du)RNA的(de)情况下将检(jian)测的(de)灵(ling)敏(min)度(du)提高(gao)到(dao)了(le)(le)每微升100个病(bing)毒(du)颗粒(li),而且(qie)只(zhi)需5分钟就(jiu)能(neng)出结果。

这个方(fang)法(fa)的(de)(de)(de)(de)核心就在于Cas13a酶(mei)可以(yi)通过催化反(fan)应来(lai)放大(da)RNA探针(zhen)所检(jian)测到的(de)(de)(de)(de)信(xin)号(hao),而酶(mei)催化反(fan)应是随着时间(jian)的(de)(de)(de)(de)推移而持续进(jin)行的(de)(de)(de)(de),科学家们可以(yi)多次测量荧光(guang)强度(du),然后根据(ju)信(xin)号(hao)强度(du)增加的(de)(de)(de)(de)时间(jian)曲线估算出病(bing)毒的(de)(de)(de)(de)载(zai)(zai)量。越(yue)来(lai)越(yue)多的(de)(de)(de)(de)证据(ju)显示,新冠病(bing)情的(de)(de)(de)(de)严重程度(du)和感染初期(qi)的(de)(de)(de)(de)病(bing)毒载(zai)(zai)量成正相关(guan)。传统的(de)(de)(de)(de)RT-PCR检(jian)测法(fa)只(zhi)能定(ding)性不能定(ding)量,医生们少了(le)一个关(guan)键信(xin)息(xi),无(wu)法(fa)根据(ju)不同情况制订出相应的(de)(de)(de)(de)治疗方(fang)案。

杜德纳博士将(jiang)研究结果写成(cheng)论文,于2020年9月(yue)28日贴到(dao)了论文预印本网站medRxiv上(shang)。这篇论文还有个非常吸引人的点,那(nei)就(jiu)是检测(ce)人员可以用(yong)普(pu)通智能(neng)手(shou)机(ji)上(shang)的照相机(ji)来读取检测(ce)板上(shang)的荧光数据。如今智能(neng)手(shou)机(ji)几乎人手(shou)一台,防疫部门可以利用(yong)智能(neng)手(shou)机(ji)的全球定位系(xi)统和数据传输能(neng)力(li)实时监控疫情的发(fa)展。

诺贝尔奖获得(de)者(zhe)亲自(zi)出马,果然(ran)不(bu)同凡响。

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