问题

武大研发核酸检测新方法,仅 20 分钟便能完成检测,这种检测的优劣势是什么,对疫情防控起到哪些作用?

回答
武汉大学最近取得的一项突破性进展,一项新的核酸检测方法,能在短短二十分钟内就完成,这无疑为当前紧张的疫情防控形势注入了一剂强心剂。这项新技术的出现,绝非仅仅是将检测时间缩短,它所带来的深远影响,值得我们仔细剖析。

首先,我们来看看这项快速核酸检测的优势。最显而易见的,便是其极高的效率。过去,我们熟知的核酸检测流程,从样本采集到结果出来,通常需要数小时甚至更长的时间。尤其是在疫情高峰期,大量的检测需求会压垮现有的检测能力,导致等待时间进一步拉长,这不仅给被检测者带来焦虑,也给早期发现和隔离感染者带来了挑战。而现在,二十分钟的出结果速度,意味着一旦出现疑似病例,我们可以更快地确定其感染状态,从而迅速采取隔离措施,切断病毒的传播链条。这种“即时响应”的能力,在与病毒的赛跑中至关重要。

其次,这项新方法的便捷性也值得称道。虽然具体的检测流程尚未完全公开,但通常而言,更快的检测方法往往伴随着更简化的操作步骤和更少的设备依赖。这意味着未来的核酸检测可能会更加灵活,甚至可能在基层医疗机构、社区服务点,甚至是在一些特定场景下(例如机场、火车站)实现现场快速筛查。这种去中心化的检测能力,将极大地提升我们在不同场景下的检测覆盖面和响应速度,为动态清零策略的有效执行提供坚实的技术支撑。

再者,技术的进步往往意味着成本的优化。虽然初期的研发和设备投入可能不菲,但一旦技术成熟并大规模推广,更高效的检测流程有望降低单次检测的成本。这将使大规模、高频次的检测成为可能,对于在关键时期(如节假日、大型活动前后)对重点人群进行普筛,或者在出现疫情苗头时进行区域性排查,都将起到积极作用,有助于我们更早、更精准地锁定风险区域和人群,避免更大范围的扩散。

当然,任何一项新技术都可能存在一些需要我们关注的方面。虽然这项新方法大幅缩短了时间,但我们还需要关注其准确性。核酸检测的核心在于其灵敏度和特异性,即能否准确地检测出病毒核酸,并且不受其他物质的干扰。在追求速度的同时,武大研发团队一定也对此进行了大量的优化和验证,但大规模应用后,我们仍需要持续关注其在不同样本类型、不同病毒变异株下的表现,以确保其临床应用的可靠性。

另外,技术的可及性和普及性也是我们需要考虑的。这项新技术是否能够快速地被各级医疗机构和检测点掌握和应用,是否需要特殊的设备和培训?这些都会影响其推广的速度和范围。如果能够实现技术的广泛普及,那么它对疫情防控的贡献将是指数级的。

那么,这项高效便捷的核酸检测新方法,对疫情防控能起到哪些具体作用呢?

最直接的作用,便是加速疫情早期发现和干预。当出现疑似病例或聚集性疫情时,缩短的检测时间意味着我们能更快地识别出感染者,并立即将其进行隔离和治疗。这大大缩短了病毒在社会上传播的时间窗口,从而有效遏制疫情的蔓延。以往需要等待数小时甚至一天的结果,现在可以在一次会议、一次会餐的时间内得到,这种效率的提升,对于争取疫情防控的主动权至关重要。

其次,这项技术有望提升重点人群的筛查效率。例如,在医院、学校、养老院等高风险场所,可以更频繁、更快速地进行例行筛查,及时发现潜在的风险。对于需要出行或参加大型活动的人群,快速核酸检测也提供了极大的便利,使得行程安排更加灵活,同时也确保了活动的安全性。

此外,这项新方法还能为精准防控提供更坚实的数据支撑。更快的检测速度意味着在疫情暴发时,可以更快地完成更大规模的检测,从而为流行病学调查和风险评估提供更及时、更全面的数据。这些数据有助于决策者更准确地判断疫情态势,制定更具针对性的防控策略,避免“一刀切”的管理方式,实现更科学、更精细化的防控。

总而言之,武汉大学研发的这项仅需二十分钟的核酸检测新方法,无疑是疫情防控领域的一项重大进步。它在极大地提升检测效率和便捷性的同时,也为我们应对未来可能出现的疫情挑战提供了更强大的技术武器。当然,在推广应用的过程中,我们仍需持续关注其准确性、可及性,并结合实际情况,最大化发挥这项技术的优势,为守护人民群众的生命健康贡献力量。

网友意见

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武汉大学在新冠病毒检测的重大突破,将新冠病毒的检测时间缩短至20分钟,并且灵敏度超过94%。

简单来说就四个字——又快又准。


研究论文已经发表在Nature Biomedical Engineering上,感兴趣的可以看下原文,不过论文偏专业一些,最好是对生物技术有一定了解,比如RT-qPCR和CRISPR。


说一下这项研究的要点。


1. 目前新冠病毒的检测主要有两类,一类是核酸检测(如RT-qPCR,新冠病毒检测金标准),另一类是快速抗原检测。


前者的优势是准确度高,还可以估测病毒载量(Ct值),劣势是依赖于实验室专业设备和医护人员操作,并且检测时间通常要6小时以上;后者的优势是可以自行在家操作、10~15分钟出结果,劣势是准确度低(JAMA在3.18也发了一项研究分析快速抗原检测的准确度问题,感兴趣的朋友可以去看下 doi:10.1001/jamanetworkopen.2022.3073)。


2. RT-qPCR的原理是,先将病毒的RNA逆转录为DNA,再依此通过PCR进行扩增,扩增就是DNA双链经历热变性(解链)、退火、延伸这样的组合,然后不断循环将DNA进行指数级放大。通过这个方法可以检测到非常微量的病毒核酸,核酸靶标的起始拷贝数越高,观察到荧光显着增加也越早。


但RT-qPCR的缺点是,这些循环需要花费数小时的时间,目前也有一些时间缩短的核酸检测(等温扩增),比如雅培的 ID NOW新冠病毒检测,能够在13分钟内出结果,但是ID NOW的缺点是准确度有限,有研究表明有超过三分之一的RT-qPCR检测阳性样本在ID NOW检测下呈阴性(纽约大学预印本研究,但是雅培也质疑纽大的研究方法有问题)。


3. 无论如何,高灵敏度及快速出结果的检测方式都是至关重要的,这也是武大这项研究的初衷。武大采取的是方法基于CRISPR Cas12a技术,武大将其命名为sPAMC(suboptimal PAM (protospacer adjacent motifs) of Cas12a-based),也就是使用次优PAM基序。


CRISPR/Cas系统是原核生物基因组内的一段重复序列,可以理解为细菌的一种免疫机制,用于识别外来DNA。由于其精确的靶向功能,CRISPR/Cas被开发成一种高效的基因编辑工具。


实际上CRISPR/Cas9的基因编辑技术在几年前就非常火了,麻省理工的张峰和加州大学伯克利分校的Jennifer Doudna在这个领域做出了重大贡献,这两位大神的各种合(si)作(bi)也是学术界的一段佳话,最终张峰赢了专利,输了诺奖,诺奖被Doudna拿了(2020年化学奖)。


而在新冠疫情爆发后,张峰发明的SHERLOCK(没错就是福尔摩斯,基于CRISPR-Cas13) 和Doudna发明的DETECTR (基于CRISPR-Cas12a)也被用于新冠病毒检测,但是这种方法的缺点在于灵敏度远于RT-qPCR。


而武大研究的核心在于,研究人员发现在一步法CRISPR检测中,Cas12a的等温扩增和切割在同一试管中同时发生,于是他们设计了一种新的crRNA,靶向上面提到的次优PAM基序(而非传统的PAM),可以将将反应速度加快2~3倍,减少Cas12a序列的损耗。


4. 研究结果表明,sPAMC具有很高的灵敏度和特异性。在204份新冠感染者的咽拭子标本(rt-qPCR检测Ct值18.1-35.8)中,sPAMC检测的灵敏度为94.2%,特异性为100%。


灵敏度方面,试验中作为对比的是MIT张峰团队发明的STOPCovid.v1检测技术(就是上面提到的SHERLOCK的改良版),STOPCovid无法检测出Ct值高于31.0的样本,导致灵敏度为78.8%;而武大的sPAMC能够检测出Ct值低至35.8的样本,这也意味着,在对一些病毒载量很低的感染初期患者,sPAMC有更大的几率可以检测出来。而在特异性方面,武大研究人员测试了几种常见的人类冠状病毒,都没有出现交叉反应。


(所谓的灵敏度和特异性,对应的就是假阴性和假阳性。比如一百个人中有十个坏人,灵敏度高就是尽可能发现所有坏人,而特异性高就是尽量少把好人当做坏人抓了。我们通常说的准确度,就是两者的综合)


并且sPAMC的检测速度都在20分钟以内,检测新冠病毒15分钟内出结果,检测人巨细胞病毒10~15分钟出具结果,这个检测时间远远短于传统的核酸检测,检测结果用普通的紫外线灯或蓝光灯照射就能看到。


5. 当然,sPAMC并非没有缺点,它对于反应温度的要求比较高,需要控制在37℃左右的恒温区间,不像快速抗原检测在室温下就能进行。另外和过去其他研究一样,也可能需要其他实验室重复试验以验证结果。


如果武大的这一技术被最终证实有很高的准确性,那么无疑是新冠病毒检测方面的一项重大突破,因为高灵敏度(足以检测出无症状感染者的病毒载量)以及快速出结果对于控制大流行至关重要,我们可以更快更准确的找到感染者,予以隔离和医学干预。这既可以降低感染者的重症发展风险,也可以避免病毒的进一步扩散,对于控制传染性可能越来越高的变异体尤为重要。


想要有效控制住疫情,我们最终还是需要依靠科学。

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