便携式寨卡病毒快速检测技术

【字体: 时间:2016年07月07日 来源:生物通

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  一组研究人员研发出了一种便携式寨卡病毒感染诊断方法,可以在没有昂贵实验室资源的地区进行寨卡病毒检测。这种技术主要是通过自化学加热的检测杯中扩增病毒 RNA,然后利用变色染料,检测出唾液样品中的病毒,敏感度高达5 plaque forming unit(PFU,空斑形成单位),时间仅需40分钟。

  

——新型医疗点诊断技术能帮助检测低阈值病毒

生物通报道:一组研究人员研发出了一种便携式寨卡病毒感染诊断方法,可以在没有昂贵实验室资源的地区进行寨卡病毒检测。这种技术主要是通过自化学加热的检测杯中扩增病毒 RNA,然后利用变色染料,检测出唾液样品中的病毒,敏感度高达5 plaque forming unit(PFU,空斑形成单位),时间仅需40分钟。

这一研究成果由宾夕法尼亚大学的研究人员发表在6月29日Analytical Chemistry.杂志上。


(出现阳性,就会变成紫色。图片来自研究论文)

“医疗点寨卡病毒分子检测工具越多越好,”多伦多大学Keith Pardee表示。其研究组今年也开发出了一种低成本的基于CRISPR/Cas9的纸片诊断系统,能快速检测寨卡病毒,他们设计了一种简单的模块化工作流程,由三个步骤组成:扩增、寨卡病毒检测和CRISPR-Cas9辅助的毒株鉴别。

一旦样品中的RNA通过使用酶和引物的混合物进行扩增后,将一滴扩增产物溶液加入到冻干的含有细胞组分和生物蛋白的纸片上。含有扩增RNA的这滴溶液激活冻干的组分以至于纸片改变颜色,从而指示寨卡病毒阳性结果。

寨卡病毒病(Zika virus disease)目前在全球多地流行, 可致小头畸形、格林-巴利综合征等神经系统疾病。这种病毒类似于登革热, 是经伊蚊传播、由寨卡病毒(Zika virus)引起的一种自限性急性疾病。2016年2月1日, 世界卫生组织(WHO)宣布巴西聚集性小头畸形和其他神经系统疾病为“国际关注的突发公共卫生事件”, 015年1月1日-2016年2月25日, 全球40个国家和地区报告寨卡病毒经蚊媒的本地传播, 主要集中在拉丁美洲和太平洋岛国, 东南亚国家尚未报告持续性传播; 传播范围有扩大趋势。

由于寨卡病毒免疫分析特异性不强,因此寨卡病毒目前的检测方法主要是RT-PCR,但这种方法需要昂贵的实验室设备。

宾州大学的Changchun Liu等人研发出了一种新型寨卡病毒检测技术,这种方法以一种RNA扩增方法:反转录-环介导恒温扩增(reverse transcription-loop mediated, isothermal amplification,RT-LAMP)为基础,环介导恒温扩增技术LAMP是2000年发展起来的一种新式恒温核酸扩增方法,原理是利用四条特异性引物及一种具有链置换活性的DNA聚合酶,在63℃左右对核酸进行扩增。RT-LAMP则是在这一基础发展出来的灵敏快速,操作简单的RNA病毒检测方法。

为了避免用电,这一研究组还特别设计了一种通过加水就可以启动化学反应的实验杯(见上图),最后通过变色燃料来确定病毒是否存在。

研究组对加入寨卡病毒的健康人体唾液样品进行了检测,同时也检测了血液,尿液和精液,结果发现都具有相似的灵敏度。他们预计这种检测材料大约每次实验需要2美元。

“我们的这项研究是概念验证实验,因此在真正用于临床医疗之前,还需要进行病患样品检测,确保我们的检测与系统能符合RT-PCR这一目前金标准的要求,保证重复性和可靠性。”

(生物通:张迪)

原文摘要:

Instrument-Free Point-of-Care Molecular Detection of Zika Virus

The recent outbreak of Zika virus (ZIKV) infection in the Americas and its devastating impact on fetal development have prompted the World Health Organization (WHO) to declare the ZIKV pandemic as a Public Health Emergency of International Concern. Rapid and reliable diagnostics for ZIKV are vital because ZIKV-infected individuals display no symptoms or nonspecific symptoms similar to other viral infections. Because immunoassays lack adequate sensitivity and selectivity and are unable to identify active state of infection, molecular diagnostics are an effective means to detect ZIKV soon after infection and throughout pregnancy. We report on a highly sensitive reverse-transcription loop-mediated, isothermal amplification (RT-LAMP) assay for rapid detection of ZIKV and its implementation in a simple, easy-to-use, inexpensive, point-of-care (POC) disposable cassette that carries out all the unit operations from sample introduction to detection.For thermal control of the cassette, we use a chemically heated cup without a
need for electrical power. Amplification products are detected with leuco crystal violet (LCV) dye by eye without a need for instrumentation. We demonstrated the utility of our POC diagnostic system by detecting ZIKV in oral samples with sensitivity of 5 plaque-forming units (PFU) in less than 40 min. Our system is particularly suitable for resource-poor settings, where centralized laboratory facilities, funds, and trained personnel are in short supply, and for use in doctors’ offices, clinics, and at home.

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