據(jù)麥姆斯咨詢報道，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)生專家正越來越多地為未來做準(zhǔn)備——新的變異還會出現(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重要手段是能夠以“規(guī)模人群”快速監(jiān)測病毒，這項工作需要準(zhǔn)確和超快速的檢測技術(shù)。

為了幫助應(yīng)對這一挑戰(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，簡稱：IUPUI）研究人員正在開發(fā)一種新型COVID-19生物傳感器——有可能實現(xiàn)未來新冠病毒肺炎檢測所需的速度和效率。

這項研究工作由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)表于美國化學(xué)學(xué)會的Applied Materials & Interfaces期刊。

Rajesh Sardar說道：“大家都在追求高通量檢測，因為這種高速分析手段對于未來對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：快速、高效、準(zhǔn)確和前所未有的靈敏度?！?br />
在速度方面，Rajesh Sardar實驗室研發(fā)的COVID-19生物傳感器目前可以在三個小時內(nèi)分析96個人的采樣。在效率方面，該檢測技術(shù)僅需要10微升血液，相比之下，初級保健醫(yī)生的典型血液檢查則需采集10毫升血液——超過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。但這項研究工作是使用血液進(jìn)行檢測的，因為血液是最復(fù)雜的體液，因此是傳感器準(zhǔn)確性的最佳指標(biāo)。所有檢測樣本均來自印第安納州生物樣本庫（Biobank）——提供了216份血液樣本：141份來自COVID-19患者的樣本和75份健康對照樣本。

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，該傳感器從未報告過假陰性，并且僅在十分之一的樣本中報告了假陽性。Rajesh Sardar認(rèn)為，出于公共安全的目的，沒有假陰性比假陽性更重要，因為假陰性的人可能會在不知不覺中感染他人，而假陽性的人并不危險。

Rajesh Sardar實驗室開發(fā)的生物傳感器可以在幾個小時內(nèi)以極高的靈敏度分析多達(dá)96個樣本。

此外，Rajesh Sardar還說道，該生物傳感器在檢測人體COVID-19抗體濃度方面非常準(zhǔn)確。這是因為它不僅可以檢測病毒的刺突蛋白，還可以檢測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

Rajesh Sardar表示，測量COVID-19抗體的能力很重要，因為目前根據(jù)美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）緊急使用授權(quán)批準(zhǔn)的許多COVID-19抗體檢測不提供特定的抗體計數(shù)——該數(shù)字表明了一個人對感染的免疫力。

“準(zhǔn)確檢測患者的免疫水平對于未來預(yù)防COVID-19至關(guān)重要。”Rajesh Sardar說，“這在我們目前的狀況中可以清楚地看到，因為像奧密克戎亞型變異株BA.5正在感染甚至完全接種疫苗和加強(qiáng)免疫的個體?！?br />
為了實現(xiàn)COVID-19檢測的目標(biāo)效果，Rajesh Sardar實驗室研發(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，Rajesh Sardar旨在進(jìn)一步完善這項技術(shù)，目標(biāo)是最終能夠在不到一小時的時間內(nèi)處理384個樣本——或每天5,000個樣本。

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

審核編輯 ：李倩