客观日本

全球竞相开发“高灵敏度快速” 新冠病毒检测技术,还有使用呼气的方法

2022年08月15日 生物医药

新冠病毒的新型检测技术在日本和海外各国都取得了进展。日本理化学研究所等开发出了灵敏度高且快速的检测技术,并计划在2022年度内投入使用。美国也推出了可通过分析呼气便利地检测出疑似感染者的装置。这些突破PCR检测等常规检测方法局限性的举措不仅可以提高检测的便利性,还有可能实现癌症和其他疾病的早期诊断。

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使用理化学研究所等开发的装置进行检测时的视图。根据酶与病毒的遗传物质发生反应并发光的数量来计算病毒量

理化学研究所与东京大学等组成的研究团队开发出了检测时间比此前更短的新冠病毒检测装置。利用从患者的唾液或鼻腔中采集的样本,可以在9分钟内分析病毒遗传物质的数量,与PCR需要几个小时相比大幅缩短了检测时间。其最大的优点是无需像PCR那样升高或降低样本的温度。

研究团队2021年就报告过这项技术,当时还存在检测灵敏度低,不能准确判断阳性感染者的课题。此次实现了与PCR检测相当的灵敏度,所以开始推进实用化。

这种检测方法的关键在于检测流程的革新。新检查方法利用细菌携带的酶“Cas”。Cas能准确作用于生物和病毒基因序列的目标位置,因此还被用于有效改变生物遗传信息的基因组编辑技术“CRISPR-Cas 9”。

研究团队使用了名为“Cas13a”的酶。这种酶具有发现指定的基因序列后会使周围的荧光物质发光的特性。利用Cas13a,可以根据荧光的数量确认样本中的病毒量。2021年使用的是Cas13a中发光效率较低的类型,此次采用了高效率类型,提高了检测灵敏度。

开发各种检测方法
方法 开发主体与实用化时间
检测病毒的遗传物质 理化学研究所和东京大学(2022年度内)
C4U和TAUNS(尽快)
检测病毒的蛋白 BallWave和丰田合成(2024年度内)
东海大学和电装(尽快)

自治医科大学的崔龙洙教授在2019年报告了这种高效率类型的Cas。崔教授为开发抗菌药而调查了各种类型的Cas。崔教授表示:“或许能找到效率更高的类型”, Cas的研究尚处于发展阶段,性能仍有提高的空间。

大阪大学的校办初创企业C4U(大阪府吹田市)和TAUNS(静冈县伊豆之国市)计划利用名为“Cas3”的酶,将东京大学和大阪大学开发的技术应用于新冠病毒检测等。准确识别基因序列的技术除新冠病毒等病原体检测外,还有望应用于癌症和其他疾病的早期诊断。

就很多人使用的病原体检测而言,除灵敏度外,便利性也很重要。最便利的就是利用人的呼气。美国食品和药物管理局(FDA)4月份紧急批准调查呼气中化学物质含量的检测装置投入使用。该装置只需约3分钟即可判断出是否为新冠病毒疑似感染者。

对于不同的传染病,呼气中的化学物质都有不同的特点,有研究报告显示,经过训练的狗可以通过嗅人的呼气,以90%以上的精度判断是否感染新冠病毒。然而,由于这些方法并未检测病毒,所以无法确定是否感染。

可以克服这种缺点的方法是直接检测呼气中病毒的技术。东北大学的校办初创企业BallWave(仙台市)正与东北大学和丰田合成公司合作共同开发一种技术,可在一分钟内检测出空气和呼气中的病毒蛋白。预计2022年度内制作验证机,2024年度投入使用。

此外,东海大学和电装公司等开发出了使用 “适体” 核酸分子的病毒蛋白传感器,计划作为一种检查方法尽快投入使用。以往的抗原检测使用抗体检测蛋白质。而“适体” 核酸分子在长期稳定性方面更优于抗体,还可通过热处理等重复使用。

世界卫生组织(WHO)在7月份宣布猴痘疫情进入公共卫生紧急状态,传染病的威胁尚看不到结束的迹象。开发高性能检测技术依然是一个迫切的人物。

日文:尾崎达也、《日经产业新闻》,2022/8/3
中文:JST客观日本编辑部