唾液样本一站式多重RT-LAMP检测技术:实现SARS-CoV-2、流感与RSV三联快速诊断

【字体: 时间:2025年07月31日 来源:Biosensors and Bioelectronics 10.7

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  为解决呼吸道病毒症状重叠导致的诊断难题,美国宾夕法尼亚州立大学团队开发了基于唾液样本的一站式多重RT-LAMP检测技术,通过机器学习驱动的便携分析仪实现SARS-CoV-2、Flu-A和RSV三联检测。该技术灵敏度达AUC 0.82-0.96,为POCT(即时检测)提供非侵入性解决方案,显著提升感染防控效率。

  

呼吸道病毒感染一直是全球公共卫生的重大挑战,尤其当SARS-CoV-2、流感病毒(Flu-A/B)和呼吸道合胞病毒(RSV)同时流行时,相似的发热、咳嗽等症状使得临床鉴别诊断异常困难。传统核酸检测依赖鼻咽拭子采集,不仅操作复杂,还可能因采样差异导致假阴性。更棘手的是,不同病毒的治疗窗口期迥异——例如流感需在症状出现48小时内使用奥司他韦,而COVID-19的抗病毒药物则在5-7天内有效。2022-2023年美国"三重疫情"期间,医疗系统因无法快速区分病原体而几近崩溃,凸显了开发高效鉴别诊断工具的紧迫性。

针对这一难题,美国宾夕法尼亚州立大学(The Pennsylvania State University)的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表了一项突破性研究。他们创新性地将唾液样本与多重逆转录环介导等温扩增技术(Reverse Transcription Loop-Mediated Isothermal Amplification, RT-LAMP)相结合,开发出可同时检测SARS-CoV-2、Flu-A和RSV的一站式诊断系统。该系统采用独特的荧光探针解淬灭检测技术(Detection of Amplification by Release of Quenching, DARQ),配合机器学习算法驱动的便携分析仪,实现了无需光学滤光片的多靶标实时监测。

关键技术包括:1)基于Qiagen RNA提取试剂盒的唾液核酸快速制备;2)优化多重RT-LAMP引物组设计确保特异性;3)开发可同时追踪多荧光信号的微型检测仪;4)应用神经网络算法解析重叠荧光信号。研究采用人工加标唾液样本验证性能,结果显示与金标准RT-PCR相比,对RSV、Flu-A和SARS-CoV-2的检测AUC分别达0.82、0.93和0.96。

【材料与方法】
研究团队首先优化了唾液样本处理流程,通过便携离心机完成RNA提取。针对三种病毒保守序列设计特异性引物,并标记不同荧光基团。反应体系在65°C恒温条件下进行,DARQ技术通过荧光信号累积实时反映扩增进程。

【结果】
1)单重检测验证显示所有靶标检测限<100 copies/μL;2)三重反应中交叉干扰<5%,证实多重检测可行性;3)机器学习模型将荧光信号解析准确率提升至92.3%;4)与临床样本RT-PCR结果对比显示Kappa一致性系数达0.88。

【讨论】
该研究突破传统RT-LAMP依赖非特异性染料的局限,首次实现真正意义上的"一管三检"。唾液样本的非侵入性特性特别适合家庭自测和大规模筛查,而设备无需滤光片的设计大幅降低成本。研究者特别指出,该系统可灵活更换引物组以适应病毒变异,为未来新发传染病监测提供技术储备。

这项研究的意义不仅在于技术创新,更开创了呼吸道病毒POCT的新范式。通过将实验室级检测能力"压缩"至便携设备,使偏远地区和基层医疗机构也能获得精准诊断服务。随着进一步优化,该技术有望成为应对季节性流行病和突发公共卫生事件的关键工具。

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