新冠肺炎

工程师开发了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COVID-19。

由安妮Trafton 2021年8月9日
礼貌:Devora Najjar,麻省理工学院

工程师麻省理工学院哈佛大学该公司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COVID-19。在一项新的研究中,他们证明这种诊断方法和现在使用的PCR检测方法一样准确。

该设备还可用于检测与目前正在传播的一些COVID-19变异相关的特定病毒突变。这一结果也可以在一小时内获得,这可能使追踪病毒的不同变体变得更加容易,特别是在没有基因测序设施的地区。这一进展可能有助于企业阻止COVID-19病毒的潜在传播,该病毒正在不断进化和发展新的毒株。

麻省理工学院医学工程与科学研究所(IMES)和生物工程系的医学工程与科学特梅尔教授詹姆斯·柯林斯说:“我们证明了我们的平台可以通过编程来检测出现的新变异,我们可以很快地对它进行重新利用。”“在这项研究中,我们针对的是英国、南非和巴西的变异,但你可以很容易地调整诊断平台,以解决Delta变异和其他正在出现的变异。”

研究人员表示,这种依赖CRISPR技术的诊断设备的组装成本约为15美元,但如果这种设备大规模生产,这些成本可能会大幅下降。

柯林斯是新研究的高级作者,今天出现在科学的进步。本文的牵头作者是Helena de Puig,哈佛大学的博物馆的生物学启发工程研究所的博士学位;波士顿儿童医院儿科教练玫瑰李,以色列专家医疗中心和Wyss Institute的访问家;MIT媒体实验室的研究生Devora Najjar;萧潭,智人研究所的临床研究所以及麻省理工院胃肠学中的胃肠道讲师。

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,可以在大约一小时内从唾液样品中检测SARS-COV-2。礼貌:Devora Najjar,麻省理工学院

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,可以在大约一小时内从唾液样品中检测SARS-COV-2。礼貌:Devora Najjar,麻省理工学院

一个独立的诊断

新的诊断是基于SHERLOCK, Collins和其他人最先使用的基于crispr的工具2017年报道。系统的组分包括RNA引导链,其允许检测特定的靶RNA序列和CAS酶,即切割那些序列并产生荧光信号。所有这些分子组分都可以冷冻干燥,以便长期储存并在暴露于水时重新激活。

去年,Collins的实验室开始努力调整这项技术来检测Covid-19病毒,希望他们能够设计一种可以产生快速结果的诊断设备,并且只需很少或没有专业知识。他们还希望它与唾液样本一起使用,使用户更容易。

为了实现这一目标,研究人员必须结合一个关键的预处理步骤,使一种叫做唾液核酸酶的酶无法工作,这种酶会破坏RNA等核酸。一旦样品进入仪器,核酸酶就会被加热和两种化学试剂灭活。然后,通过唾液穿过细胞膜,提取并浓缩病毒RNA。

李说:“这种膜是收集和浓缩核酸的关键,这样我们就能获得诊断结果所显示的敏感性。”

然后将该RNA样本暴露在冷冻干燥的CRISPR/Cas组件中,通过自动刺穿设备内的密封水包激活这些组件。一锅反应放大RNA样本,然后检测目标RNA序列(如果存在的话)。

“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,病人向这个设备吐口水,然后你按下一个活塞,一个小时后你就会得到答案。”

研究人员设计了这种设备,他们称之为最低限度仪器化的SHERLOCK (miSHERLOCK),这样它最多可以有四个模块,每个模块寻找不同的目标RNA序列。原始模块包含RNA引导链,可以检测任何毒株的COVID-19。其他模块是特定于与过去一年出现的一些变异相关的突变,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 Variant尚不普遍,但由于系统已经构建,他们表示应该简单地设计一个检测该变体的新模块。该系统也可以很容易地编程,以监测可以使病毒更加传染的新突变。

Najjar说:“如果你想做更广泛的流行病学调查,你可以在人群中出现令人担忧的突变之前设计分析,以监测刺突蛋白中潜在的危险突变。”

跟踪变体

研究人员首先用合成Covid-19 RNA序列掺入的人唾液中的装置测试了它们的装置,然后来自患者对病毒进行阳性的患者约50个样品。他们发现该装置与现在使用的黄金标准PCR测试一样准确,这需要鼻拭子,并花费更多时间,并显着更多的硬件和样品处理以产生结果。

该器件产生荧光读数,可以用肉眼看到,研究人员还设计了一个智能手机应用程序,可以阅读结果并将其发送给公共卫生部门以便更容易跟踪。

研究人员认为他们的设备可以以每台设备的2%到3美元的成本生产。如果由FDA批准并按大规模制造,他们设想这种诊断可以对希望能够在家中测试的人或在没有广泛访问PCR测试或遗传测序的地区的医疗保健中心中的人员有用Covid-19变体。

德普伊格说:“检测和跟踪这些变异的能力对有效的公共卫生至关重要,但不幸的是,变异目前只能在专门的流行病学中心通过核酸测序诊断,而这在资源丰富的国家也是稀缺的。”

- 由Chris Vavra,Web Content Manager编辑,控制工程,CFE媒体和技术,cvavra@cfemedia.com.


安妮Trafton
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