科学:标准化新冠病毒检测方法,如果被允许,将会发挥很好的作用——但新的诊断技术能够有助于控制疫情吗?

DANIEL REINHARDT/PICTURE ALLIANCE VIA GETTY IMAGES

(Science Mag-)随着美国利用PCR(聚合酶链反应)技术加紧了对新冠病毒肺炎的检测,一些替代方法也开始出现,人们可以更快更方便地确认自己是否感染病毒。一些方法在标准PCR测试上进行修改,通过放大一小段基因物质以进行检测,而另一些方法直接对病毒进行基因测序或者使用CRISPR基因编辑技术来检测。

OpGen公司(一家快速诊断公司)的首席执行官Evan Jones说道,廉价高效的检测方法正在出现。不过,他补充道,开发新的检测方法需要“花费时间”。一些新检测方法已经开始上线,但另一些方法需要花费数月实验才能广泛使用。

“检测,检测,检测”世卫组织总干事Tedros Adhanom Ghebreyesus不断重复着这句“咒语”。分辨人群中阳性患者的诊断分析不仅关乎个人的健康状况,更对公共卫生工作至关重要。广泛的诊断测试,加上对确诊患者的隔离措施,接触人群追踪,以及对病例接触者的隔离,似乎已经成为韩国抑制病毒传播的关键所在。

在美国,新冠病毒PCR检测迟缓的推行,是一系列确保其可靠性的严苛规定,以及由一个负责开发、实施检测方法和支付检测费用的公司和医疗系统所组成的复杂网络所造成的共同结果。特朗普政府宣称检测工作已经开始加速开展。在3月16日的一场白宫新闻发布会上,美国卫生与公众服务部助理部长布雷特·吉罗瓦(Brett Giroir)表示,在本周末之前,美国将能够进行100万次检测,下周将达到200万次。但是实际数字却未达到这个标准。“新冠病毒追踪项目”是一个由公共卫生官员和记者组成的非盈利组织,他们统计了在美国进行的检测。根据该项目汇编的数据,截至3月22日,共进行了191,541例PCR诊断,其中24,345例呈阳性。

2月29日,美国食品和药物管理局(FDA)发布了一项新规,允许在美国疾病预防控制中心(CDC)正在使用的检测方法之外,对其他新冠病毒检测方法进行紧急授权。学术性病毒实验室、公共卫生部门以及各家公司纷纷创建自己的PCR检测方法。今天,大约有40多个组织的检测方法获得了FDA的批准。其中最大多数的是诊断公司,例如“罗氏分子系统公司”,它这周得到了FDA对它的检测方法的批准。根据这家公司的首席医务官Alexandra Valsamakis所说,该公司最初将每周在美国提供约40万次测试,在全球每周提供约300万次测试。其他一些大公司的方法最近也得到了批准,包括赛默费雪科学公司和雅培实验室。

高校病毒学实验室也已加入了帮助周边地区进行诊断的行列。例如,过去一周,匹兹堡大学医学中心(UPMC)的博士们开始在阿勒格尼使用自制的PCR检测方法进行感染检测。到现在,它所检测的数量仍然很少,大约每周100次左右。“我们无比希望我们早就开始了这项工作。”匹兹堡大学临床实验室负责人Alan Wells说道。

PCR技术,由于它的高度准确性,是新冠病毒检测最常用的方法。但有一些问题限制了它的作用。西北大学(Northwestern University)传染病医师史蒂文•沃林斯基(Steven Wolinsky)表示:“这并没有让我们得到所需的转机。”当一个检测样本到达一个集中性检测实验室时,由于需要花费样本准备和实际PCR检测两部分时间,每次检测大约需要4个小时。再加上交通和排队所花费的时间,每个人得到检测结果需要花费2到4天。在这段时间里,受感染的人可能会将病毒传染给许多人。

自拭测试

如今,新冠病毒诊断领域又增加了一个新的方法:“家庭”检测,即将在家检测后的样本邮寄到实验室。例如,明天,Everlywell公司计划开始邮寄检测包到家中和各零售药店。这些测试将会从筛选性问题开始,或在网上或在零售商处进行,来确定个人是否有可能已经接触到病毒。如果他们存在接触风险,他们可以通过邮件或者从当地零售商处购买得到一个鼻咽取样包。每个人会得到详细的指导,来学会如何使用自己的棉签,再将棉签插入一个小保护瓶,并将样本通过速递快递连夜邮寄给众多诊断实验室之一进行PCR分析(这些实验室与Everlywell公司合作,并已经获得了FDA的批准)。

基因编辑技术测试

检测新冠病毒最快速的方法最终可能会由使用CRISPR基因编辑器(以在细胞中增减DNA序列著称)的公司提供。两家美国公司,“猛犸象生物科学”和“夏洛克生物科学”,声称他们已经在寻求FDA的紧急授权之前创建了基于CRISPR技术(基因编辑)的检测方法并正在使用患者样本进行可行性验证。这项技术从采取病人样本开始,提取病毒RNA,然后使用一种称为环介导扩增的快速核酸扩增试验来制造足够RNA来检测。然后,研究人员添加了CRISPR基因组编辑器的两种成分,一种叫做CAS12的蛋白质,它可以剪切DNA或RNA,另一种是插入CAS12的“引导”RNA,它负责帮助CAS12寻找与新冠病毒基因组片段相对应的序列。如果CAS12和它的引导RNA在病毒基因序列找到了匹配的RNA序列,CAS12会和匹配的RNA序列结合,CAS12将会被激活并剪掉这段RNA并继续剪断附近区域的其他短链RNA或DNA,包括这些RNA和DNA的复制链,在CAS12可以自由剪断他们的时候变色分子就会被激活。。检测结果可以通过测试条上的简单的颜色变化显示出来。

供给问题

即使各公司和学术性实验室都正在加大它们的PCR检测的规模,但全国各地的医院和检测中心报告称,它们正面临更紧迫的危机:许多地方正在耗尽用于检测的化学药品和其它材料,例如从病人身上采集样本的棉签和PCR检测所需的试剂。斯坦福大学(Stanford University)病理学家本杰明•平斯基(Benjamin Pinsky)开发了一种基于PCR的诊断测试,目前正在加州北部使用。平斯基说,他的实验室面临着各种供应的周期性短缺,其中最引人注目的是用于从病毒样本中提取RNA的试剂盒,用它提取后才能将RNA装入PCR仪器进行检测。

原文链接:

https://www.sciencemag.org/news/2020/03/standard-coronavirus-test-if-available-works-well-can-new-diagnostics-help-pandemic

原文日期:March 22, 2020

原文作者: Robert F. Service

翻译:鹿鸣

校对:Jiamin

文章中观点仅为作者观点,不代表本网站观点

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