诺奖团队提出5分钟检测新冠方法

中国科学报10月12日消息，2020年诺贝尔化学奖得主、美国加州大学伯克利分校教授Jennifer Doudna领导的研究小组利用CRISPR基因编辑技术，提出了一种只需5分钟就能检测出新冠病毒的方法。该测试方法不需要昂贵的实验室设备来运行，可以在医生的办公室、学校和办公楼中使用。相关成果发表于预印本平台medRxiv。

加州大学圣塔芭芭拉分校分子生物学家Max Wilson说，这看起来是一个绝对可靠的测试。

今年5月，两个研究小组报告了一种基于CRISPR的新冠病毒检测方法，这种方法可以在大约1小时内检测出病毒，比传统检测方法所需的24小时快得多。而此次新提出的检测方法是目前基于CRISPR最快的诊断方法。

CRISPR检测的工作原理是识别一个约有20个碱基的RNA序列，这是新冠病毒特有的碱基序列。他们通过创造一种与目标RNA序列互补的“向导”RNA，在溶液中与目标RNA序列结合。当“向导”RNA与目标RNA结合时，CRISPR工具的Cas13“剪刀”酶就会启动，并切断附近的单链RNA。而且，剪切会释放单独的荧光粒子进入测试溶液中，当用激光照射样本时，释放出的荧光粒子就会发光，表明病毒存在。

最初的CRISPR检测方法要求研究人员首先要扩增病毒RNA，然后再进行检测诊断，这无疑增加了检测的复杂性、成本和时间。这种新型CRISPR诊断方法不需要扩增新冠病毒RNA。

该团队还花了几个月的时间测试了数百种“向导”RNA，以找到多个可协同工作以提高检测灵敏度的“向导”RNA。研究人员报告称，使用单一的“向导”RNA，可以在每微升溶液中检测到10万个病毒。如果他们添加第二种“向导”RNA，每微升能检测100个病毒。

共同领导该项研究的加州大学旧金山分校病毒学家Melanie Ott说，该方法仍然不如传统的新冠病毒诊断装置好，后者使用昂贵的实验室机器追踪病毒，可实现每微升追踪一种病毒。不过，她说，新诊断方法能够精确地识别一批5个阳性临床样本，每次试验只需5分钟，而标准试验则需要1天或更长时间才能得到结果。

Wilson表示，新检测方法还有另一个关键优势：可以量化样本中的病毒数量。当传统测试通过扩增遗传物质来达到检测目的时，会改变现有的遗传物质数量，从而无法明确样本中病毒数量。与此相反，新检测方法检测到的荧光信号强度与样本中的病毒数量成正比。这不仅揭示了样本是否呈阳性，还揭示了患者携带了多少病毒。Wilson说，这些信息可以帮助医生根据每个病人的情况制定治疗方案。

新冠病毒有几种检测方法

新型冠状病毒的检测方法主要有核酸检测试验以及病毒基因测序，但病毒基因测序并不常用，目前临床最常用的是核酸检测试验，可以用鼻咽拭子、痰液、下呼吸道分泌物以及粪便、血液等为标本进行核酸检测试验。如果从中查到核酸，便可以确诊是新型冠状病毒感染的确诊患者。如果核酸检测试验反复为阴性，但患者有流行病学史，并且临床症状符合，血常规符合淋巴细胞计数的减少，肺CT也符合新型冠状病毒肺CT的影像学诊断标准，也通过临床表现也可以诊断为患者是疑似病例，对于疑似病例也要进行单人单间的隔离治疗。

6种核酸检测方法

1.荧光PCR法

PCR法指的是聚合酶链式反应，能将微量的DNA大幅增加。用于检测新冠病毒时，由于新冠病毒是RNA病毒，需要先将病毒RNA逆转录为DNA，再进行PCR检测。

荧光PCR检测的原理为，随着PCR的进行，反应产物不断累积，荧光信号强度也等比例增加。最后通过荧光强度变化监测产物量的变化，从而得到一条荧光扩增曲线图。

这是目前新冠病毒核酸检测最常用的方法。但下列因素可能导致检测结果出现误差：

保存不当或未及时送检：RNA病毒很容易降解，因此，获得患者样本后，需要规范地保存，并尽快进行检测。否则，很可能导致检测结果不准确。

结果解读错误：目前批准的检测产品都是根据新型冠状病毒基因组中开放读码框1a/b、包膜蛋白和核衣壳蛋白进行选择。但不同产品的检测引物、探针设计存在不同，有单靶区段、双靶区段、三靶区段的检测和判读差别。因此，如果没有严格按照不同的说明书进行判读，有可能导致结果判断错误。

2.联合探针锚定聚合测序法

这种检测主要是用专门的仪器检测测序载片上DNA纳米球携带的基因序列。

这种检测的灵敏度高，不容易漏诊，但结果也容易受多种因素的影响而不准，包括：

未及时检测样本：和荧光PCR法一样，如果没有规范保存和尽快检测，结果可能不准。

检测场所的室温过高：这也会影响检测结果的准确性。不同的检测仪器、试剂盒也可能对结果造成影响。

3.恒温扩增芯片法

基因芯片检测是传统的病毒学诊断方法之一，检测原理是基于核酸之间的互补结合特性开发的一种检测方式，能够用于定性或定量测量存在于生物体内的核酸。和PCR相比，基因芯片准确率高，时间更短，但价格也更为昂贵、检测通量单位时间内所能产生的数据量相对更低。

此次获批的这个恒温芯片，能对新冠病毒在内的6种呼吸道病毒进行检测。1.5小时内便可获得结果，和PCR相比，基因芯片准确率高，时间更短，但价格也更为昂贵、且检测通量单位时间内所能产生的数据量相对更低。

4.病毒抗体检测

抗体检测试剂是检测血清中由病毒进入人体后刺激人体产生的IgM或IgG抗体，IgM抗体出现较早，IgG抗体出现较晚。目前已获批的5个新冠病毒抗体检测试剂，分别采用的是胶体金法和磁微粒化学发光法。

5.胶体金法

胶体金法是用胶体金试纸进行检测，也就是目前常说的快速检测试纸。

这种试纸经过特殊标记，上面有孔，用于滴入受检者的血清样本。胶体金试纸上面有2条线，一条叫做检测线，另一条叫做质量控制线，如果两条线都显色，代表阳性；只有质控线显色，代表阴性；这两种情况之外都属于无效结果。

这种检查一般在10~15分钟左右，就可以得出检测结果。这种检测方法很方便，出结果的速度也很快。但主要的不足在于，检测通量较低，有一定的误判率主要是受抗体质量影响。而且，胶体金法检测的新冠病毒抗体是IgM抗体。IgM产生的时间要晚于病毒复制的时间，所以检测的时间窗口比核酸检测窄。

6.磁微粒化学发光法

化学发光法是一种高度敏感的免疫检测，凡具有抗原性的物质都可以用这种方法测定。

磁微粒化学发光法是在化学发光检测的基础上，加用了磁性纳米粒子，使检测具有了更高的灵敏度和更快的检测速度。

不过，磁微粒化学发光法选择性差，会对一个系列的化合物做出反应，而非特定的某一化合物，因此，准确性上相对不够好。而且，环境对检测的影响比较大，容易导致误差。

新冠核酸检测vs抗体检测，怎么选？

目前，指南推荐能用来确诊新冠病毒感染的仍然只有核酸检测。

对于新冠病毒核酸检测阴性的疑似病例，可以采用抗体检测作为补充检测指标。对于新冠病毒核酸检测的疑似病例，也可以用抗体检测来协同使用。

此外，抗体检测还可以发挥安全评估和疗效监测作用。例如，抗体检测可作为恢复期患者血浆治疗的监测评价，也可以用在疫苗研发和效价测定中。