據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，隨著新冠病毒奧密克戎（Omicron）亞型變異株BA.5的持續(xù)傳播，全球衛(wèi)生專家正越來(lái)越多地為未來(lái)做準(zhǔn)備——新的變異還會(huì)出現(xiàn)、激增和消退，類似于季節(jié)性流感。掌握新冠病毒變異情況的一個(gè)重要手段是能夠以“規(guī)模人群”快速監(jiān)測(cè)病毒，這項(xiàng)工作需要準(zhǔn)確和超快速的檢測(cè)技術(shù)。

為了幫助應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，印第安納大學(xué)與普渡大學(xué)印第安納波里斯聯(lián)合分校（Indiana University-Purdue University Indianapolis，簡(jiǎn)稱：IUPUI）研究人員正在開(kāi)發(fā)一種新型COVID-19生物傳感器——有可能實(shí)現(xiàn)未來(lái)新冠病毒肺炎檢測(cè)所需的速度和效率。

這項(xiàng)研究工作由IUPUI科學(xué)院化學(xué)和化學(xué)生物學(xué)教授Rajesh Sardar及其研究生Adrianna Masterson領(lǐng)導(dǎo)，相關(guān)論文以“Selective Detection and Ultrasensitive Quantification of SARS-CoV-2 IgG Antibodies in Clinical Plasma Samples Using Epitope-Modified Nanoplasmonic Biosensing Platforms”為題發(fā)表于美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)的Applied Materials & Interfaces期刊。

Rajesh Sardar說(shuō)道：“大家都在追求高通量檢測(cè)，因?yàn)檫@種高速分析手段對(duì)于未來(lái)對(duì)抗新冠病毒變異至關(guān)重要。而我們的技術(shù)具有很多優(yōu)勢(shì)：快速、高效、準(zhǔn)確和前所未有的靈敏度。”

在速度方面，Rajesh Sardar實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的COVID-19生物傳感器目前可以在三個(gè)小時(shí)內(nèi)分析96個(gè)人的采樣。在效率方面，該檢測(cè)技術(shù)僅需要10微升血液，相比之下，初級(jí)保健醫(yī)生的典型血液檢查則需采集10毫升血液——超過(guò)1,000倍。

Rajesh Sardar表示，該生物傳感器還適用于其它樣本類型，例如唾液。但這項(xiàng)研究工作是使用血液進(jìn)行檢測(cè)的，因?yàn)檠菏亲顝?fù)雜的體液，因此是傳感器準(zhǔn)確性的最佳指標(biāo)。所有檢測(cè)樣本均來(lái)自印第安納州生物樣本庫(kù)（Biobank）——提供了216份血液樣本：141份來(lái)自COVID-19患者的樣本和75份健康對(duì)照樣本。

基于盲法分析（Blind Analysis），IUPUI研究人員發(fā)現(xiàn)他們的COVID-19生物傳感器的準(zhǔn)確率為100%，特異性為90%。換句話說(shuō)，該傳感器從未報(bào)告過(guò)假陰性，并且僅在十分之一的樣本中報(bào)告了假陽(yáng)性。Rajesh Sardar認(rèn)為，出于公共安全的目的，沒(méi)有假陰性比假陽(yáng)性更重要，因?yàn)榧訇幮缘娜丝赡軙?huì)在不知不覺(jué)中感染他人，而假陽(yáng)性的人并不危險(xiǎn)。

Rajesh Sardar實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的生物傳感器可以在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)以極高的靈敏度分析多達(dá)96個(gè)樣本。

此外，Rajesh Sardar還說(shuō)道，該生物傳感器在檢測(cè)人體COVID-19抗體濃度方面非常準(zhǔn)確。這是因?yàn)樗粌H可以檢測(cè)病毒的刺突蛋白，還可以檢測(cè)身體為抵御病毒而產(chǎn)生的蛋白質(zhì)——免疫球蛋白G或IgG。

新冠病毒（SARS-CoV-2）中和抗體IgG定量檢測(cè)

Rajesh Sardar表示，測(cè)量COVID-19抗體的能力很重要，因?yàn)槟壳案鶕?jù)美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）緊急使用授權(quán)批準(zhǔn)的許多COVID-19抗體檢測(cè)不提供特定的抗體計(jì)數(shù)——該數(shù)字表明了一個(gè)人對(duì)感染的免疫力。

“準(zhǔn)確檢測(cè)患者的免疫水平對(duì)于未來(lái)預(yù)防COVID-19至關(guān)重要?！盧ajesh Sardar說(shuō)，“這在我們目前的狀況中可以清楚地看到，因?yàn)橄駣W密克戎亞型變異株BA.5正在感染甚至完全接種疫苗和加強(qiáng)免疫的個(gè)體?！?br />
為了實(shí)現(xiàn)COVID-19檢測(cè)的目標(biāo)效果，Rajesh Sardar實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的生物傳感器使用化學(xué)合成的金三角納米棱鏡，即使是微量的IgG也能產(chǎn)生獨(dú)特強(qiáng)大的光學(xué)響應(yīng)。這也意味著該傳感器可以在感染的早期階段檢測(cè)到抗體。

含有SARS-CoV-2刺突蛋白亞基1作為受體的納米等離子體生物傳感器的結(jié)構(gòu)和光學(xué)表征

這項(xiàng)研究工作始于新冠病毒大流行初期，并以2021年6月公布的初步有希望的結(jié)果為基礎(chǔ)。接下來(lái)，Rajesh Sardar旨在進(jìn)一步完善這項(xiàng)技術(shù)，目標(biāo)是最終能夠在不到一小時(shí)的時(shí)間內(nèi)處理384個(gè)樣本——或每天5,000個(gè)樣本。

“這項(xiàng)研究是為未來(lái)做準(zhǔn)備?！盧ajesh Sardar接著說(shuō)，“H1N1流感病毒株已有近100年的發(fā)展歷史。我預(yù)計(jì)冠狀病毒也將伴隨我們很長(zhǎng)時(shí)間。展望未來(lái)，我們需要想出方法來(lái)快速、方便、有效地衡量人群的感染情況或感染風(fēng)險(xiǎn)，并且以領(lǐng)先于病毒一步的速度開(kāi)展防控措施?！?br />
除了印第安納州臨床和轉(zhuǎn)化科學(xué)研究所（CTSI）的資助，這項(xiàng)研究工作還獲得了美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）國(guó)家轉(zhuǎn)化科學(xué)促進(jìn)中心的部分支持。

審核編輯 ：李倩