工程师开发Covid-19唾液测试
麻省理工学院和哈佛大学的工程师设计了一台小型桌面装置，可以在大约一个小时内从唾液样品中检测Covid-19。
工程师们麻省理工学院和哈佛大学设计了一台小型桌面装置，可以在大约一个小时内从唾液样品中检测Covid-19。在一项新的研究中，他们表明，诊断与现在使用的PCR测试一样准确。
该装置还可用于检测与现在循环的一些Covid-19变体连接的特定病毒突变。该结果也可以在一个小时内获得，可能使得跟踪病毒的不同变体更容易，特别是在无法获得遗传测序设施的区域中。这一发展可以帮助公司停止Covid-19病毒的潜在传播，该病毒继续发展和发展新的菌株。
“We demonstrated that our platform can be programmed to detect new variants that emerge, and that we could repurpose it quite quickly,” said James Collins, the Termeer Professor of Medical Engineering and Science in MIT’s Institute for Medical Engineering and Science (IMES) and Department of Biological Engineering. “In this study, we targeted the U.K., South African, and Brazilian variants, but you could readily adapt the diagnostic platform to address the Delta variant and other ones that are emerging.”
研究人员表示，依赖于CRISPR技术的诊断，依赖于CRISPR技术，可以组装大约15美元，但这些成本可能会显着下降。
柯林斯是这项新研究的资深作者科学推进．这篇论文的主要作者是哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的博士后Helena de Puig;罗斯·李(Rose Lee)，波士顿儿童医院(Boston Children 's Hospital)和贝丝·以色列女执事医疗中心(Beth Israel Deaconess Medical Center)的儿科讲师，威斯研究所(Wyss Institute)的访问学者;Devora Najjar是麻省理工学院媒体实验室的研究生;以及威斯研究所(Wyss Institute)临床研究员、马萨诸塞州总医院(Massachusetts General Hospital)胃肠病学讲师谭晓(Xiao Tan)。
麻省理工学院(MIT)和哈佛大学(Harvard University)的工程师设计了一种小型桌面设备，可以在大约一小时内从唾液样本中检测出SARS-CoV-2。Courtesy: Devora Najjar, MIT
一个独立的诊断
新的诊断基于Sherlock，是一个基于CRISPR的工具，柯林斯和他人首先2017年报告．该系统的组成部分包括可检测特定目标RNA序列的RNA引导链，以及切割这些序列并产生荧光信号的Cas酶。所有这些分子成分都可以通过冷冻干燥长期储存，并在遇水后重新激活。
去年，柯林斯的实验室开始利用这项技术来检测COVID-19病毒，希望他们能设计出一种诊断设备，可以产生快速的结果，无需专业知识就能操作。他们还希望它能与唾液样本一起工作，让用户更容易使用。
为此，研究人员必须包含一种关键的预处理步骤，其禁用称为唾液核酸酶的酶，其破坏核酸如RNA。一旦样品进入装置，核酸余量通过热量和两种化学试剂灭活。然后，通过将唾液通过膜来萃取和浓缩病毒RNA并浓缩。
“膜是收集核酸并浓缩它们的关键，使我们能够得到这种诊断的敏感性，”李说。
然后将该RNA样品暴露于冷冻干燥的CRISPR / CAS组分中，通过自动穿刺装置内的密封水包来激活。单壶反应放大RNA样品，然后如果存在，则检测靶RNA序列。
“我们的目标是创造一个完全独立的诊断，不需要其他设备，”谭说。“基本上患者吐到这个设备，然后你推下一个柱塞，一小时后你得到一个答案。”
研究人员设计了该装置，它们称之为仪器型Sherlock（Misherlock），因此它可以有多达四个模块，每个模块每次查找不同的目标RNA序列。原始模块包含检测任何Covid-19菌株的RNA引导股。其他模块特异于与过去一年中出现的一些变体相关的突变，包括B.1.1.7，P.1和B.1.351。
当研究人员进行这项研究时，Delta变体还没有广泛存在，但由于该系统已经建成，他们说，设计一个新的模块来检测这种变体应该很简单。该系统还可以很容易地通过编程来监测可能使病毒更具传染性的新突变。
“如果你想做更多的广泛流行病学调查，可以在令人担忧的突变出现在人口中的突变之前设计测定，以监测穗蛋白中的潜在危险的突变，”Najjar说。
跟踪变体
研究人员首先用含有合成COVID-19 RNA序列的人类唾液测试了他们的设备，然后用了来自病毒检测呈阳性的患者的约50份样本。他们发现，该设备与目前使用的金标准PCR检测一样准确，后者需要鼻拭子，需要更多的时间、更多的硬件和样品处理才能得出结果。
该设备会产生肉眼可见的荧光读数，研究人员还设计了一款智能手机应用，可以读取结果，并将其发送给公共卫生部门，以便更容易地跟踪。
研究人员认为，他们的设备可以以每台设备2到3美元的低成本生产。如果FDA批准和生产规模,他们设想,这种诊断可以是有用的对于那些希望能够测试在家里,或在卫生保健中心地区没有普遍获得PCR检测和基因测序的COVID-19变体。
“检测和跟踪这些变体的能力对于有效的公共卫生至关重要，但不幸的是，目前仅通过在富裕的资源丰富的国家稀缺的专业流行病学中心进行核酸测序的变体，”De Puig说。
- Chris Vavra编辑，网页内容经理，控制工程， CFE Media and Technology，cvavra@cfemedia.com．
