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          武漢大學:納米孔靶向測序檢測法最快10分鐘“捕獲”新冠病毒

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            自新型冠狀病毒性肺炎COVID-19疫情爆發以來,截至3月1日,全球累計確診超8萬人,死亡近三千例,但仍存在許多臨床疑似病例無法確診。武漢大學聯合團隊創新性開發瞭納米孔靶向測序檢測方法,能大幅提升病毒陽性檢出率,並能實現當天同時檢測新冠和其他10大類、40種常見呼吸道病毒並監測病毒突變。

            既往新冠病毒診斷依賴於qPCR核酸檢測,但是該方法顯示出較高的假陰性率和低敏感性,陽性檢出率僅為30%至50%,從而導致臨床高度疑似新冠感染患者或低病毒潛伏的“假痊愈患者”檢測“假陰性”現象頻發。此外,qPCR核酸檢測無法同時檢測其他秋冬季高發、癥狀與新冠相似的其他呼吸道病毒,給疫情防控和患者分流管理帶來極大挑戰。

            身處疫區一線的專傢學者看在眼裡,急在心裡。武漢大學藥學院劉天罡教授,武漢大學人民醫院李艷教授、餘鋰鐳教授,武漢臻熙醫學檢驗實驗室有限公司總負責人付愛思博士等迅速組建聯合團隊,創新性開發瞭納米孔靶向測序(Nanopore Targeted Sequencing, NTS)檢測方法。NTS結合瞭病毒靶向擴增和納米孔測序長讀長、實時數據輸出的優勢,首次實現測序後4小時內高敏感性、高準確性同時檢測SARS-CoV-2和其他10大類、40種呼吸道病毒,其最低檢測限高於目前廣泛使用的qPCR的100倍。同時,該方法還可實現對新型冠狀病毒基因組變異情況進行檢測,監控病毒變異引起的毒性與傳播能力改變的情況。

            3月3日,團隊將在預印版平臺medRxiv發表題為Nanopore target sequencing for accurate and comprehensive detection of SARS-CoV-2 and other respiratory viruses(《納米孔靶向測序精準全面檢測新冠病毒以及其他呼吸道病毒》)的研究論文。

          團隊在武漢新冠病毒定點醫院利用NTS進行檢測

            團隊研發的NTS技術的特點在於:它不局限於中國或美國疾病控制中心(CDC)目前在qPCR方法中推薦的位點,而是將檢測范圍擴大到9個基因、12個位點,近10 kb區域,全面覆蓋病毒基因組上主要基因區域,100%覆蓋病毒基因組上毒力相關的重要基因,檢測病毒基因組范圍提升100倍,從而顯著提高檢測敏感性和準確性。而qPCR方法僅針對病毒基因組上2-3個位點進行檢測分析,覆蓋<0.5%病毒基因組,樣本在采樣、存儲、檢測過程發生中稍有偏差,會導致僅針對少數基因位點的PCR檢測手段的效率降低,甚至漏檢,造成“假陰性”,且檢測區域一旦發生變異,會造成檢測結果失效。

          NTS與qPCR方法對比

            劉天罡介紹,qPCR方法好比是用一把狙擊槍去擊打樣本中的病毒核酸,有一定概率擊不中,而NTS技術不是用狙擊槍,而是撒網,同時撒十幾張網,這樣能捕獲病毒核酸的概率大大增加,不僅如此,還能在捕獲的同時讀出序列。這樣,一次檢測不僅可以確診是否新冠,而且其他常見的呼吸道病毒,包括博卡病毒、鼻病毒、人間質肺病毒、呼吸道合胞病毒、冠狀病毒、腺病毒、副流感病毒、甲型流感病毒、乙型流感病毒和丙型流感病毒等,也能同時檢測出來,能為醫生分診提供確切依據。更重要的是,還能檢測在病毒傳播期間與毒力相關的基因是否發生瞭突變,從而迅速為後續的流行病學分析提供信息。

            在研究中,團隊平行測試瞭NTS和qPCR兩種方法。結果表明:45個臨床高度疑似新冠感染患者的樣品,NTS共鑒定出34個陽性樣品,比qPCR多出15個;16個臨床已確診新冠感染患者中,NTS全部檢測陽性,qPCR僅9個陽性。臨床確診樣本顯示,NTS比qPCR的陽性檢出率提升43.8%。 此外,對於高濃度病毒樣本,NTS僅需測序10分鐘即可檢測陽性,即使極低濃度病毒樣本,也僅需測序4小時完成檢測,從收到樣本到出具結果,全程控制在6-10小時而且該技術所需的納米孔測序平臺對實驗室要求不高,其中最小測序儀MinION是便攜式的,因此NTS也適合不同級別的醫院使用。

          16個確診新冠病毒感染樣本的平行測試

            目前,NTS的高敏感性、高準確性、高速度性和操作便捷性,對盡快確診疑似病例、助力疫情防控具有重大意義。

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