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1小時出結果!之江生物核酸檢測提速

2020年05月29日 07:59:30 來源: 解放日報

    如何縮短新冠病毒核酸檢測時間,是當前疫情防控的一個重要科技問題。在市科委等部門布局支持下,上海科研機構和科技企業正通過多條技術路徑,研發速度快、準確率高的新冠病毒檢測産品。最近,上海之江生物科技股份有限公司經過半個多月高強度攻關取得重要突破——將核酸檢測時間從原來的2小時左右縮短到1小時左右。

    這家企業還儲備了8份樣本混合檢測技術,有望使上海等地未來的核酸篩查提速6—7倍。

    優化程序“精打細算”時間

    世界衛生組織近日公布《新冠病毒檢測産品應急使用清單》,全球共有9家企業研發的産品入選。其中,中國企業有4家,分別是之江生物、華大基因、達安基因、卓誠惠生。作為上海企業,之江生物在近年來3次國際傳染病疫情中研發的病毒檢測産品,都得到世衛組織推薦。

    雖然産品質量獲國際權威機構認可,但這家企業並沒有停止研發腳步。“半個多月前,我們開始研究如何加快檢測速度,每天工作14個小時左右,做了大量實驗,爭取在核酸檢測的各個步驟壓縮時間。”之江生物研發總監張捷説。

    據介紹,病毒核酸檢測分兩大環節:樣本核酸提取和PCR(聚合酶鏈式反應)擴增檢測。前者原本需21分鐘,後者需約1小時30分鐘,再加實驗人員操作時間,整個檢測過程耗時約2小時。

    核酸提取環節可提速的余地不大,但研發團隊還是“精打細算”,將時間壓縮到十幾分鐘。例如“磁珠吸附”這個步驟,原先的操作時間是1分鐘,研發團隊做了多次實驗後發現,用磁鐵吸磁性顆粒30秒,就能完成磁珠的吸附;如果少于30秒,磁珠可能會吸附不完全。就這樣,他們在實驗室裏“摳”掉30秒,若幹個30秒的累積就省下了幾分鐘。

    “這種檢測程序優化工作,我們做了不少。”之江生物董事長邵俊斌説,以前的檢測程序是通用性的,適合各種病原體檢測,而為了提高新冠病毒檢測速度,他們做了針對性研究,在不改變技術的情況下省下很多時間。

    採用新“濃縮液”和聚合酶

    在原本耗時超過1小時30分鐘的PCR擴增檢測環節,邵俊斌帶領團隊多管齊下,將時間壓縮至40多分鐘。

    PCR擴增檢測如何進行?在PCR擴增儀中,能與病毒核酸結合的引物在DNA(脫氧核糖核酸)聚合酶作用下延伸,並與因高溫而解鏈的DNA結合,變成2條鏈。PCR擴增儀再次調高溫度後,DNA再次解鏈,引物又會延伸並與之結合,變成4條鏈。如此升溫、降溫反復進行,病毒中的核酸片段呈指數級擴增。在此過程中,熒光探針能識別出病毒中的核酸片段,發出熒光,從而被儀器檢測出來。

    為了讓DNA變性解鏈,檢測儀器要將PCR體係加熱至95攝氏度,升溫時間較長。針對這種情況,他們反復實驗後,壓縮了PCR體係的多個組分體積,研制出新款“濃縮液”,從而顯著縮短升降溫時間。“這好比燒水,我們把一壺水減少到半壺,燒開的時間就短了。”張捷解釋説,“當然,在壓縮體積的同時,要保證其中核酸的體積盡量不變,否則檢測靈敏度會受到影響。”

    通過性能測試,之江生物還找到一種新的DNA聚合酶,能讓PCR的酶滿足快速反應需求。由于採用新材料,之江生物正在研發的新技術、新方案在上市前,預計要向國家藥監局申請新的醫療器械注冊證。目前,這一提速攻關項目處于開發定型階段。邵俊斌表示,他們力爭盡快定型,隨後開展注冊驗證和臨床試驗。完成這些工作後,即可申請醫療器械注冊證。

    完成8份樣本混檢技術儲備

    與此同時,之江生物還研發混樣濃縮檢測技術,這種技術適用于陽性率較低人群的核酸篩查,在武漢全市新冠病毒核酸篩查中已投入使用。目前,之江生物基本完成8份樣本混合檢測技術儲備,可以將8人的咽拭子樣本混合在一起,再提取核酸,從而將檢測通量提高8倍,檢測速度隨之提高6—7倍。與常規混樣不同,他們加入了核酸濃縮步驟,保證檢測靈敏度不會降低。

    混樣檢測的基本思路,是如何用高效的方法在陽性率較低人群中,找到那些檢測呈陽性的人?答案有點像腦筋急轉彎:如果把人群分成多人一組,對每組混合樣本進行檢測,發現陽性組後,再對這些組中每個人分別檢測,其效率會大幅高于常規的個人檢測。專家説,混樣檢測通常是6人、8人、12人、24人一組,實際操作中最高出現過1024人一組。

    邵俊斌説,“儲備好這種技術後,有望大幅提高檢測速度和效率,為城市安全和經濟發展保駕護航。” (記者 俞陶然)

    原標題:1小時出結果!之江生物核酸檢測提速

    儲備8份樣本混合檢測技術,有望使上海等地未來核酸篩查提速6—7倍

【糾錯】 [責任編輯: 羅沛鵬 ]

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