新冠 | 不到两元即可检测新冠突变！清华大学、郑州大学和四川大学携手开发SARS-CoV-2变体检测方法

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随着新的SARS-CoV-2变体和亚变体的不断出现，为测试和试图管理COVID-19大流行病带来了新的挑战，来自中国多所大学的一个研究小组已经开发出一种快速的纸基测试来检测病毒的变异。
该团队由清华大学李景虹院士牵头，包括郑州大学和四川大学的学者，上周在《Nature Biomedical Engineering》上发表了一篇论文，阐述了该低成本检测方法的开发情况。
论文作者之一、四川大学轻工科学与工程学院副教授邓锐杰说，这种被称为MARVE的测试的基本原理依赖于一种双链DNA探针，该探针旨在识别表明特定变体的突变标记。
当包含这些标记之一的病毒的RNA出现在样品中时，RNA和DNA探针之间的相互作用与一种酶相结合，释放出银并产生铵，从而改变整个溶液的pH值。pH值的变化是由苯酚红测量的，苯酚红是一种pH值指示剂，当溶液的pH值低于7时呈红色，但当pH值增加到8时变成黄色。
除了一个热块和快速提取病毒RNA的试剂外，所有的测试工具都包含在一张折纸上。一个部分包含样品的核酸，一个部分有探针，一个部分有尿素酶，一个部分有尿素和酚红。样品部分折叠后将样品涂在探针上，并孵化20分钟以释放银。组合部分再次折叠以应用尿素酶，然后最后一次折叠以应用尿素和酚红。尿素酶和尿素的结合形成了铵，这导致了pH值的变化，这种变化被酚红吸收并显示出结果。
研究人员设计的DNA探针是稳定的，与特定的变体完全匹配，因此只有该变体的存在才能引起反应。该测试可以被设计用来检测任何数量的变体，因为带有变体特异性探针的多个检测点可以被打印在一张纸上。用户可以根据纸的哪个部分变色来知道样品中存在哪种变体。


虽然用户可以用肉眼检测颜色的变化，但该团队开发了一个手机应用程序，使用手机摄像头来确保更精确的结果。用户可以拍下结果并上传到该应用程序，在那里一个分析器会处理图像的颜色以确定变体
包括应用程序的工作时间和RNA提取步骤，这个过程大约需要30分钟。这比抗原侧向层析测试要长一点，但比测序要短得多，而且与PCR相比‘非常便宜’，涵盖SARS-CoV-2的N和E基因以及五个变种的测试费用不到两元。
在《Nature》杂志的论文中，该团队测试了50个咽拭子样本，发现该检测方法检测到了SARS-CoV-2的存在，以及Alpha、Beta和Gamma变体的特定突变，与PCR和测序的一致性达到了100%。
尽管该团队在论文中没有包括Omicron，因为它在提交数据时并不普遍，但该检验对该变体有效，而且对Omicron的亚变体‘也是可行的’。
该测试也可能能够检测新的变体。因为该方法可以可编程地检测多种突变，如果设计探针来检测可能发生突变的基因组位点，就可以发现新的变体。这种能力取决于检测方法的多重检测能力，其改进可以通过打印更多的检测位点来实现。
即使研究人员已经测试了一些临床样本，但在该检测方法可以商业化推出之前，还需要更多的临床验证，但这种验证正在进行中，商业启动可能需要与一家诊断公司合作。
该测试可能非常有希望在家里使用，因为操作非常简单。最大的优势是能够区分不同的变体，这可以帮助政府或公共卫生组织在疫情蔓延之前监测疫情。该测试可用于调查SARS-CoV-2变体的传播方式和频率，以及变体在人群中的分布。
由于不同的变体显示出不同的感染能力，拥有一个能确定样本中存在哪种变体的测试可以更精确地控制传播的干预措施和更有效的方法来解决感染和发病率。


图 | 一种双链DNA探针，TEprobe，被设计用来精确控制由输入RNA诱导的链式位移反应的净热力学能量，通过调整其末端的正向toehold和反向toehold序列。变异的和野生的病毒RNA可以根据单碱基对错配产生的热力学能量惩罚来区分链置换反应。对病毒RNA的识别会导致尿素酶抑制剂金属离子Ag（I）的释放，从而控制尿素的裂解和NH4+的水平。SARS-CoV-2变体的关键突变标记，如Alpha、Beta、Gamma和Delta，被识别出来，并使用pH指标进行可视化。诊断结果被确定并通过智能手机呈现给用户。
尽管该测试在低收入和中等收入国家也有明显的潜在用途，但研究人员没有资源来分发它，但他们愿意与有兴趣和经验的公司合作，将该测试带入该市场。
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