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诺奖得主测“新冠”

作者:admin 2020-10-29 我要评论

文/袁越 目前公认的新冠检测黄金标准是RT-PCR,也就是先把病毒的RNA转换成相应的DNA(简称RT),再用多聚酶链式反应(简称PCR)将DNA扩增到可以被仪器检测出来的...

文/袁越

目前公认的新冠检测黄金标准是RT-PCR,也就是先把病毒的RNA转换成相应的DNA(简称RT),再用多聚酶链式反应(简称PCR)将DNA扩增到可以被仪器检测出来的程度。这个方法的好处是灵敏度高,每微升(1微升等于0.1%毫升)咽拭子当中只要含有1个病毒RNA分子就可以被检测出来。但这个方法有个致命的缺点,那就是速度太慢,最快也需一整天的时间才能出结果。

但是,流行病学专家们都认为,要想更有效地控制住疫情,病毒筛查的速度才是更重要的因素。为了加快速度,甚至可以适当地牺牲灵敏度。事实上,病毒检测的灵敏度太高并不见得是个好事情,因为RT-PCR检测的只是病毒RNA,不是完整的病毒颗粒,所以阳性结果并不等于新冠肺炎感染。新的临床研究结果表明,如果检测出的新冠病毒载量低于每微升100个的话,其中大部分病毒都是残缺不全的,因此这个病人几乎不具备传染性,也不太可能出现症状。但传统的新冠测试仍然会把这样的病人当成阳性病例而隔离起来,这么做有过度防卫的嫌疑,有可能适得其反。

所以,有专家认为一款测试盒只要能有每微升100个病毒颗粒的灵敏度就足够了,关键是要足够快。那么,满足这个标准的快速检测试剂盒有可能被研制出来吗?答案似乎是肯定的。2020年诺贝尔化学奖得主之一的詹妮弗·杜德纳(Jennifer Doudna)博士利用她发明的基因编辑技术研发出了一种新冠快速测试法,只需5分钟就能知道结果。

基因编辑技术的学名叫做CRISPR/Cas9,其中CRISPR可以看作一个RNA探针,负责检测特定的核酸序列。Cas9则是一个和探针连在一起的DNA酶,一旦RNA探针发现目标,Cas9就会被激活,把目标DNA拦腰切断。

杜德纳博士和她领导的团队在CRISPR/Cas9的基础上设计了一个新的工具,名为CRISPR/Cas13a。其中的RNA探针能够检测出病毒的存在,Cas13a则是一个RNA酶,一旦探针发现了病毒的踪迹,Cas13a就会被激活,然后把周围环境中的所有单链RNA统统切断。于是,如果事先把一些荧光基团和单链RNA连在一起加入到溶液中,那么当这些单链RNA被切断后,荧光基团就会被释放出来,并在激光的照射下发出荧光,从而被仪器检测到。

早在今年5月就有人尝试过这个方法,但因为灵敏度太低,仍然需要事先通过RT-PCR来扩增病毒RNA,和传统方法相比优势不明显。杜德纳的团队改进了检测方法,同时加入两个不同的RNA探针来放大信号,终于可以做到在不事先扩增病毒RNA的情况下将检测的灵敏度提高到了每微升100个病毒颗粒,而且只需5分钟就能出结果。

这个方法的核心就在于Cas13a酶可以通过催化反应来放大RNA探针所检测到的信号,而酶催化反应是随着时间的推移而持续进行的,科学家们可以多次测量荧光强度,然后根据信号强度增加的时间曲线估算出病毒的载量。越来越多的证据显示,新冠病情的严重程度和感染初期的病毒载量成正相关。传统的RT-PCR检测法只能定性不能定量,医生们少了一个关键信息,无法根据不同情况制订出相应的治疗方案。

杜德纳博士将研究结果写成论文,于2020年9月28日贴到了论文预印本网站medRxiv上。这篇论文还有个非常吸引人的点,那就是检测人员可以用普通智能手机上的照相机来读取检测板上的荧光数据。如今智能手机几乎人手一台,防疫部门可以利用智能手机的全球定位系统和数据传输能力实时监控疫情的发展。

诺贝尔奖获得者亲自出马,果然不同凡响。

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