「Science子刊」DNA传感器稳准快，传染性病毒一测便知，新冠病毒逃无可逃！这是病毒检测前所未有的新方法

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作者：Liz Zee

导读：病毒感染是一个重要的公共卫生问题，因为病毒的爆发，如近两年的新冠肺炎，已经在世界各地造成了巨大的经济和社会影响。解决这一问题的关键是及时和准确地对生物和环境样本进行病毒诊断，以便及时治疗病毒感染，同时防止病毒传播。因此，开发一种能够快速检测病毒是否具有传染性的方法是非常重要的。

一种新的传感器，不仅可以检测是否存在病毒，而且还可以检测病毒是否具有传染性——这是控制病毒传播的一个重要特性。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（University of Illinois Urbana-Champaign，缩写为UIUC）的研究人员和合作者们开发了这种传感器，该传感器集成了特别设计的DNA片段和纳米孔传感，无需对样品进行预处理即可在几分钟内对准和检测传染性病毒。他们用两种引发全球感染的关键病毒（人腺病毒和新型冠状病毒）证实了传感器的能力。

化学系荣誉退休教授Yi Lu、土木与环境工程教授Benito Marinas、伊利诺伊大学芝加哥分校（University of Illinois Chicago，简称UIC）教授Lijun Rong、阿根廷拉普拉塔国立大学（National University of La Plata）教授Omar Azzaroni和德国GSI亥姆霍兹重离子研究中心María Eugenia Toimil-Molares共同领导了这项工作。他们的研究结果于昨日（9月22日）发表在了《Science Advances》上，文章名为“Direct detection of human adenovirus or SARS-CoV-2 with ability to inform infectivity using DNA aptamer-nanopore sensors”。

“传染性状态是非常重要的信息，它可以告诉我们患者是否具有传染性或环境消毒方法是否有效，”该研究的第一作者Ana Peinetti说，她在伊利诺伊州担任博士后研究员期间进行了这项工作。她现在在阿根廷布宜诺斯艾利斯大学（University of Buenos Aires，简称UBA）领导一个研究小组。“我们的传感器结合了两个关键组成部分：高度特异性的DNA分子和高度敏感的纳米孔技术。我们开发的这些高度特异性的DNA分子，称为寡核苷酸适配子，它们不仅可以识别病毒，而且可以区分病毒的感染状态。”

作为病毒检测的“黄金标准”，PCR检测可以检测病毒遗传物质，但无法判断样本是否具有传染性，也无法判断一个人是否具有传染性。这会使追踪和控制病毒爆发变得更加困难，研究人员说。

“对于引起新冠肺炎的病毒，研究表明，RNA病毒数量与病毒的传染性相关性极小。在一个人感染的早期阶段，RNA病毒含量低且难以检测，但这个人具有高度传染性，”Lu说。“当一个人康复且没有传染性时，RNA病毒含量可能非常高。抗原检测遵循类似的模式。因此，RNA病毒和抗原检测都无法判断病毒是否具有传染性。这可能会导致治疗或隔离延迟，或者那些可能仍然具有传染性的人的隔离期过早结束。”

检测传染性病毒的测试，称为蚀斑测定，虽然有这样的测试，但需要特殊的准备和经过几天的潜伏期才能得出结果。研究人员报告说，这种新的传感器可以在30分钟到2小时内产生结果。

Marinas说，传感器能够区分传染性病毒和非传染性病毒，并从可能含有其他污染物的未经处理的样本中检测出少量病毒，这不仅对于快速诊断处于感染早期或治疗后仍具有传染性的患者很重要，而且对于环境监测也很同样重要。

Marinas说：“我们选择人腺病毒来演示我们的传感器，因为它是全世界关注的一种新出现的水传播病毒病原体。在水消毒剂使病毒不具有传染性、废水中存在其他潜在干扰物质，再加上天然水体受污染的情况下，检测传染性腺病毒的能力提供了前所未有的新方法。我们认为这种技术有潜力为环境和公共健康提供更强有力的保护。”

研究人员说，这种传感技术可以应用于其他病毒，通过调整DNA以针对不同的病原体。传感器中使用的DNA适配子可以通过广泛使用的DNA合成器轻易地生产出来，类似于为PCR测试而生产的RNA探针。纳米孔传感器也可以商用，这使得传感技术易于扩展，目前任职于德克萨斯大学奥斯汀分校（University of Texas, Austin）的教授Lu说。

研究人员正在努力进一步提高传感器的灵敏度和选择性，并将他们的DNA适配子与其他检测方法（例如变色试纸或传感器与智能手机配合使用）相结合，以消除对特殊设备的需求。研究人员表示，凭借区分非传染性病毒和传染性病毒的能力，他们希望他们的技术也有助于了解感染机制。

“此外，适配子技术可以进一步发展成多通道平台，用于检测其他引起公众和环境健康问题的新出现的水传播病毒性病原体，例如诺如病毒和肠道病毒，或导致新冠肺炎的病毒变种。”Marinas说。


参考资料：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abh2848

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。

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