更简单的COVID-19检测可以在数小时内从唾液中得出结果
威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员表示,麦迪逊四个地点的志愿者正在通过向小瓶中吐痰来检测导致COVID-19的病毒,这可能被证明比其他常见测试更快、更便宜、更简单。
威斯康星大学麦迪逊分校艾滋病疫苗研究实验室的科学家们,近年来也将注意力转向了COVID-19和寨卡病毒的爆发,并调整了一种相对简单的基因检测过程,以在唾液中寻找新型冠状病毒的证据。
在美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)资助项目的支持下,研究人员从威斯康辛大学麦迪逊分校的三个地点和当地一所小学的志愿者那里收集了数百个样本。该项目希望在秋季之前扩大美国的检测范围。这些检测在数小时内完成,与其他类型的COVID-19检测结果通常需要等待几天甚至几周形成鲜明对比。
华盛顿大学医学和公共卫生学院教授大卫·奥康纳说:“这种测试如果成功并可以扩大,就有希望让学校和工作场所能够接受快速周转测试,以协助在疫情爆发期间管理教育的复杂决策,这种测试仍然足够敏感,可以捕捉到传染性人群,但在可获得性、成本和周转时间方面都是特殊的。”
7月底,他们在健康科学研究网站medRxiv上发表了一项简短的研究,公布了他们的早期发现。该研究尚未经过同行评审,也没有在科学期刊上发表。该测试尚未被批准用于临床诊断。威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员正在研究这种类型的测试是否可以频繁有效地进行。
“最近的研究表明,频繁、重复的检测是快速发现感染者的关键,”华盛顿大学兽医学院教授汤姆·弗里德里希说。“因为人们在出现COVID-19症状之前可能具有传染性,快速检测可以让他们在意识到自己被感染之前隔离和保护他人。”
该项目于2月启动——甚至在麦迪逊出现第一例COVID-19病例之前——当时奥康纳和弗里德里希正在与华盛顿大学医院和诊所合作,研究最近的流感样疾病是否真的是新病毒。
奥康纳说:“我们很想知道病毒是否在麦迪逊无声地传播。”“幸运的是,诊断检测很快就得到了。我们转而采用另一种核酸检测方法。”
大多数对导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒的检测都使用了一种抗体化学过程这种方法被称为聚合酶链式反应(PCR),可以在小样本中复制遗传物质,从而更容易识别。麦迪逊小组采用了一种不同的方法,称为逆转录酶环介导等温扩增(RT-LAMP)来扩增唾液样本中可识别的病毒部分。
“RT-LAMP的优点是它比PCR更容易建立,并且不需要专门的仪器,”O'Connor说。“我们意识到,这种测试可能更适合工作场所、学校和养老院等可能需要现场频繁重复测试的地方。”
RT-LAMP还使用了与PCR工艺不同的化学物质,这对大流行检测至关重要,以至于供应链和制造能力已经捉单捉单。RT-LAMP比PCR需要更少的步骤,使用更简单、更便宜的仪器。
AVRL的科学家道恩·达德利说:“一个星期六的下午,我安装了一个RT-LAMP试剂盒,并证实我们确实可以进行检测。”“然而,很快就发现这种技术不像pcr那样敏感——尤其是在它最简单的形式下。”
如果基因物质(构成DNA和rna的核酸)与唾液中的其他物质分离,那么PCR和RT-LAMP过程都能更好地工作,但最简单的RT-LAMP跳过了这一步。大卫·毕比是威斯康星大学麦迪逊分校的病理学教授,他有经验实验室测试他在2013年帮助创建的麦迪逊分拆公司Salus加入了这个团队,设计并生产了一种可以在实验室环境之外工作的提取工艺,使RT-LAMP测试用少量唾液样本就能更准确地进行。
达德利和科学家克里斯蒂娜·纽曼花了几个月的时间来调整唾液测试,因为研究小组预计人们会对常见的采样方法感到厌倦,这种方法是用棉签(现在也很短缺)深入鼻子。
达德利说:“收集更舒服,如果你每周做两次检测,这对孩子来说尤其重要。”“随着时间的推移,棉签可能具有相当大的侵入性和破坏性。往管子里吐痰?还不错。”
纽曼还建立了测试地点——包括AVRL和威斯康星国家灵长类动物研究中心——在那里,研究人员每周两次从一辆小型货车上卸下他们的装备,有时通过折叠桌子收集多达60人的样本。
达德利说:“基本上,人们来了,签了同意书,然后吐痰到一个放在冷却器里的管子里。”“不到五分钟就能搞定。”
如果是小团体,处理过程就可以完成,结果通过试管中的颜色变化读取,并在几小时内交付——而且可能不需要实验室训练有素的科学家团队。
其他组织也在测试这种新测试的有效性。威斯康星大学麦迪逊分校的校友克里斯·梅森(Chris Mason)现在是康奈尔大学(Cornell University)的教授,他正在威斯康辛州拉辛市(Racine)的城市工作人员中试验他实验室的基于lamp的测试,那里的收集和处理工作主要由消防员完成。Salus正在研究一种商业版本的测试,可以部署在小型的移动实验室中,Newman说,这种测试足够简单,无需经过长期的实验室科学培训就可以操作。
研究人员进行了400多次测试,发现了两个阳性病例,一个可能是假阳性。每个结果——阳性和阴性,除去潜在的假阳性——都是后来通过临床实验室标准PCR检测唾液样本来确认的。由于RT-LAMP检测尚未被批准用于COVID-19感染的临床诊断,研究人员让华盛顿大学医院和诊所的医生联系检测呈阳性的志愿者,并建议他们尽快进行PCR检测。