加快 COVID-19 診斷的新途徑鋪平了道路

由 SARS-CoV-19 病毒引起的疾病 COVID-2 的迅速傳播已在全球範圍內造成了公共衛生危機。 早期發現和隔離 COVID-19 是控制疾病傳播和保護弱勢群體的關鍵。 目前診斷 COVID-19 的標準是逆轉錄酶聚合酶鏈反應 (RT-PCR)，這是一種在病毒基因經過多次擴增循環後對其進行檢測的技術。 但是，這種技術非常耗時，會在診斷中心之間創建測試積壓並導致診斷延遲。      

在最近發表在 Biosensors and Bioelectronics 上的一項研究中，來自韓國和中國的研究人員推出了一種基於納米技術的新型平台，可以縮短 COVID-19 診斷所需的時間。 他們的表面增強拉曼散射 (SERS)-PCR 檢測平台——使用金納米顆粒 (AuNPs) 在金“納米凹坑”底物 (AuNDS) 的空腔中製備——只需 8 次擴增循環即可檢測病毒基因。 這幾乎是傳統 RT-PCR 所需數量的三分之一。

“傳統的 RT-PCR 是基於熒光信號的檢測，因此檢測 SARS-CoV-3 需要 4-2 小時。 考慮到 COVID-19 的傳播速度，這個速度還不夠。 我們想找到一種方法將這個時間至少減少一半，”Jaebum Choo 教授解釋了這項研究背後的動機。 幸運的是，答案並不太遠。 在 2021 年發表的一項先前研究中，Choo 教授的團隊開發了一種新型檢測平台，其中通過一種稱為 DNA 雜交的技術，由均勻排列在 AuNDS 腔中的 AuNP 產生高靈敏度 SERS 信號。 基於之前的這一發現，Choo 教授和他的團隊開發了用於 COVID-19 診斷的新型 SERS-PCR 平台。

新開發的 SERS-PCR 檢測使用 SERS 信號來檢測“橋 DNA”——在存在靶病毒基因的情況下緩慢分解的小 DNA 探針。 因此，在 COVID-19 陽性患者的樣本中，橋 DNA（以及因此 SERS 信號）的濃度隨著 PCR 循環的進行而不斷降低。 相反，當 SARS-CoV-2 不存在時，SERS 信號保持不變。

該團隊使用 SARS-CoV-2 的兩個代表性靶標標記，即 SARS-CoV-2 的包膜蛋白 (E) 和 RNA 依賴性 RNA 聚合酶 (RdRp) 基因，測試了他們系統的有效性。 雖然基於 RT-PCR 的檢測需要 25 個循環，但基於 AuNDS 的 SERS-PCR 平台只需要 8 個循環，大大縮短了測試時間。 “雖然我們的結果是初步的，但它們為 SERS-PCR 作為診斷技術的有效性提供了重要的概念驗證。 我們基於 AuNDS 的 SERS-PCR 技術是一種很有前途的新型分子診斷平台，與傳統的 RT-PCR 技術相比，它可以大大縮短基因檢測所需的時間。 通過結合自動進樣器可以進一步擴展該模型，以開發下一代分子診斷系統，”Choo 教授解釋道。

事實上，SERS-PCR 可能是我們對抗 COVID-19 大流行的重要工具。 它還可以在分子診斷領域創造範式轉變，徹底改變我們檢測傳染病和應對未來流行病的方式。