IVD产品设计:市面上新型冠状病毒检测的主要方法种类有哪些?

国内相继出现奥密克戎确诊病例,疫情呈现全国蔓延的趋势。因此,尽早进行病毒检测,不仅可以使感染者获得及时治疗,降低死亡风险,还能有效控制传染源,隔离切断传播途径成为了控制疫情的最有效的方法。

新型冠状病毒可以通过以下几种方法检测

核酸检测法

基因测序

在未知病毒爆发时,对病毒进行全基因组测序可以帮助人们了解病毒的遗传信息,指导核酸检测产品的设计,并对病毒进行追踪和溯源。测序技术可直接解读出核酸碱基的排列顺序,DNA是ATGC、RNA则为AUGC的顺序,新冠病毒接近3万个碱基,比人类少多了,人基因组差不多是30亿。研究人士创新性地开发了纳米孔靶向测序检测方法,不仅能够检测出COVID-19,还能同时检测出其他常见的呼吸道病毒。

测序技术的最大优势在于高敏感性、高准确性,但由于仪器成本较高,依赖于专业人员对序列的解读,且检测时间较长,目前还不适用于大规模检测。

荧光定量PCR

实时荧光定量PCR是一种在DNA扩增反应中,以荧光化学物质测每次聚合酶链式反应(PCR)循环后产物总量的方法。通过内参或者外参法对待测样品中的特定DNA序列进行定量分析的方法。

新型冠状病毒疫情爆发以后,早期诊断成为控制疫情的关键,而荧光PCR技术成为首选的初筛检测手段。Taqman探针法是实时荧光PCR中应用最广泛的技术。TaqMan 探针的两端分别修饰了荧光基团和淬灭基团,由于荧光共振能量转移效应,荧光呈淬灭状态。在被Taq 酶切断后,荧光基团和淬灭基团远离,荧光基团重新发出荧光。靶标序列每扩增一次都会产生荧光信号,信号和靶标数量呈正比。通过测定荧光达到一定阈值所需循环数(Ct 值)来实现靶标定量检测。每扩增一条DNA链,就有一个荧光分子产生。荧光定量PCR仪能够监测出荧光到达预先设定阈值的循环数(Ct值)与病毒核酸浓度有关,病毒核酸浓度越高,Ct值越小。由于其优异的灵敏度和特异性,荧光定量PCR方法是目前应用最广泛的COVID-19检测方法。

ddPCR

如果样本采集的操作不当、核酸在抽提过程中的损失以及体内病毒含量过低等都会导致荧光 PCR 方法出现假阴性的情况,导致漏检。ddPCR是利用微滴化技术将反应体系分成数万个液滴进行定量PCR 扩增,反应完成后利用微滴分析仪读取每个微滴的荧光信号,从而实现模板DNA的绝对定量。其本质是将定量PCR 的一次检测变成数万次检测。

ddPCR 技术具有绝对定量和高灵敏度的优势,其检测下限远低于荧光定量PCR 方法,降低了假阴性风险,大大提高了COVID-19检测的准确性。但ddPCR 依赖于昂贵的仪器,成本较高,因此普及度不高。

LAMP等温扩增技术

在65℃左右,DNA利用4条特异性引物(2条外引物和2条内引物)依靠一种链置换DNA聚合酶,使链置换DNA的合成不停地自我循环。环介导扩增过程中由于DNA产物量巨大,随之产生的沉淀物也很多,因此可以通过肉眼判定靶基因是否存在。

CRISPR

炙手可热的CRISPR技术,不仅是一种强大的基因编辑工具,也是有效的核酸检测平台。靶向基因组茫茫DNA序列中的特定序列,Cas13是一种依赖于RNA靶向的RNA核酸酶,专一的切割RNA,不切割DNA。世界上许多最常见或致命的人类病原体都是RNA病毒(例如埃博拉病毒、艾滋病病毒,流感病毒、SARS病毒等)此次在武汉爆发的新型冠状病毒,同样是RNA病毒,通过让被切割的RNA形成条带,形成视觉可见的结果,清晰直观展示病毒检测结果。

免疫学检测法

目前除了卫生系统所采用的核酸检测法以外还有基于免疫学原理的抗原抗体在病原的快速检测中起着重大作用。

免疫色谱试纸条

免疫色谱试纸条的原理是预先在试纸条的检测线上固定抗体(抗原检测)或抗抗体(抗体检测),在控制线上固定二抗,结合垫带有免疫标记的探针。一般探针为胶体金、乳胶粒子或荧光微球等具有比色或荧光信号的微颗粒。在样品垫中加入待测样本,样本流至结合垫时,通过抗原–抗体相互作用与探针结合,形成样本–探针复合物。当流动至检测线时,复合物会被检测线上的抗体或者抗抗体捕获,形成标记三明治夹心结构复合物,使检测线显色。检测线和控制线同时显色表明待测标本中含有病毒的抗原或者抗体,只有控制线则表明无病毒抗原或抗体。

免疫色谱试纸条法无需复杂的仪器,操作简单,可直接目视判定结果,检测时间只需十几分钟,适合于现场快速筛查。但其准确度和灵敏度有限,可以作为检测的辅助方法。

ELISA

ELISA即酶联吸附试验,是一种常用的固相酶免疫测定方法,广泛应用在测定液体样本中的蛋白、抗体、或激素的免疫分析技术。酶联免疫吸附试验的标准程序,通常是把蛋白、抗体、或激素等(即抗原)直接或是以捕捉抗体固定在固相载体上,再加入一级检测抗体,形成一个抗原抗体的复合物。如果该抗体已经用酶(enzyme)标记了,即可用来直接测定抗原的量,若无,则可利用另一个酶标记的二级抗体来测定抗原的量。测定抗原量的方法是加入该酶的底质(substrate),作用后产生出现的颜色深浅和样本中的抗原量呈正比的关系,依此原理计算出样本中的抗原总量或浓度。

ELISA 法具有特异性强,灵敏度高的特点,但其通量小,检测时间较长。

化学发光法

化学发光法是分子发光光谱分析法中的一类,它主要是依据化学检测体系中待测物浓度与体系的化学发光强度在一定条件下呈线性定量关系的原理,利用仪器对体系化学发光强度的检测,而确定待测物含量的一种痕量分析方法。化学发光标记免疫分析是在磁微粒上固定抗体,用化学发光剂直接标记抗体(抗原检测)或抗原(抗体检测),与待测标本发生免疫反应形成固相包被复合物,洗涤后,氧化分解发光剂使之发光。化学发光酶免疫分析原理类似,用特定的酶来标记抗体或抗原,发生免疫反应形成固相包被的三元复合物,洗涤后再加入发光剂,在酶的催化下发光剂发光,用化学发光仪检测发光信号。

化学发光法是目前最先进的免疫检测技术之一,具有灵敏度高,特异性强,检测范围宽的特点,但依赖于特定的化学发光仪,检测成本较高。

对抗当前的疫情,快速检测方法可以快速确诊病人,快速隔离,快速采取措施。因此,各家科研机构以及相关的企业,特别是体外诊断企业、测序公司、研究所以及疾控系统等,在这次新冠状病毒的检测产品开发中,扮演了重要的角色。一直以来,英国ITL医疗诊断仪器和医疗产品的开发生产中扮演着及其重要的角色。疫情刚开始时,ITL集团整合库存物料,在疫情期间为研发生产新型冠状病毒快速检测试剂盒的公司提供必要物料,确保试剂盒产品的顺利生产,并能在第一时间提供给一线的医疗机构。

在疫情事态越来越严重的英国,政府已经在全国范围内发出呼吁,要求企业联合起来迅速提供呼吸机,来满足型冠状病毒(COVID-19)大流行所引起的需求增长。ITL快速响应调整其业务,在自己擅长的领域充分发挥自己的优势来抵抗疫情,尽一切可能去提供帮助,愿意与第三方公司探讨合作关于生产呼吸机的事宜,并且期待任何有意向的公司与我们取得联系。

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