纽约讯——国际科学家团队近日利用非专利酶开发出一款适用于资源受限环境的低成本开源病原体检测方法。这项基于逆转录环介导等温扩增(RT-LAMP)技术的新方案,通过冻干工艺使反应混合物在宽温域下保持稳定,无需冷链即可运输存储。
由奥地利与加纳研究人员组成的团队在《生命科学联盟》期刊发表最新成果,证实该RT-LAMP检测法在奥加两地临床样本中均表现出优异的SARS-CoV-2检出能力。尤其值得注意的是,试剂在室温条件下从奥地利运抵加纳后,检测性能未出现衰减。
"我们选择LAMP技术因其强健性与易用性,"论文共同第一作者、维也纳生物中心分子生物技术研究所(IMBA)博士生马丁·马特阐释道,"该反应无需依赖热循环仪,肉眼可见的颜色变化读数机制省去了专业设备需求。与RT-qPCR不同,RT-LAMP甚至能耐受高度污染的样本。"
马特指出,这项技术的诞生源于新冠疫情期间对简易监测手段的迫切需求。"当时检测体系遭遇严重瓶颈——PCR试剂、DNA提取试剂盒全面短缺。"研究团队发现RT-LAMP技术具备操作简易、性能稳定、成本低廉三重优势后,迅速将应用目标聚焦于中低收入国家(LMICs)。
"我们面向的场景是:实验室具备移液器和合格操作人员,但电力供应无法保障的地区,"马特强调。虽然各地试剂成本存在差异,但经测算每次检测的试剂总成本仅约0.3美元(约合人民币2.2元)。
核心技术突破
该检测体系采用HIV-1逆转录酶、Bst LF DNA聚合酶与UDG BMTU热敏尿嘧啶-DNA糖基化酶组合。研发实验证实,该酶组合能有效防止反应污染并在高温下实现高效扩增,即便对长期保存的灭活样本仍保持稳定性能——这对缺乏科研基础设施的地区至关重要。
"即用型耐热分子诊断试剂盒对传染病早期诊断具有重要价值,将成为病原体监测的有力工具,"加纳癌症诊断公司Yemaachi Biotech首席执行官亚乌·贝迪亚科通过邮件评价道。
临床验证数据
研究人员在奥加两地开展了两项验证研究:
维也纳IMBA实验室:检测192份鼻咽拭子或含漱液样本,冻干RT-LAMP试剂在RT-qPCR阳性样本中检出率达65%(52/80),特异性达100%
加纳WACCBIP中心:200份疑似患者痰样本检测显示,灵敏度提升至约90%,特异性维持100%
马特解释称,灵敏度差异源于病毒载量分布不同,而非检测性能差异:"本检测体系的灵敏度稳定在每微升25-100个病毒拷贝。"
应用前景与挑战
该技术可拓展至血液、尿液等基质检测,通过设计特异性引物还能应用于结核杆菌、链球菌等细菌及其他病毒病原体。"RT-LAMP不仅适用于RNA病原体,对DNA病原体更简易——无需逆转录酶,仅需DNA聚合酶和糖基化酶即可,"马特补充道。
尽管该开源协议在检测需求未满足地区优势显著,但其性能波动性可能使其在欧美地区限于研究用途。马特坦言研发过程犹如"艰苦战斗":"这类无法申请专利的研究本就难获资助,但疫情意外激发了更多公益项目的支持。"
"疫情催生众多创新技术的景象令人惊叹,"马特总结道,"但我们必须清醒认识到:实现变革未必需要追求全新或奇特的方法,关键在于充分利用手头最有效的工具。"