Nature子刊：无细胞寨卡病毒检测

由多伦多大学(University of Toronto)Leslie Dan Faculty of Pharmacy的专家领导的一个国际研究团队，领导了利用患者样本进行合成生物学诊断的首批现场试验之一。这项在拉丁美洲现场进行的工作揭示了无细胞合成生物学工具和配套硬件的潜力，可以为像寨卡病毒这样的传染性疾病提供快速、分散和低成本的患者检测。

　　

   

   

一种“盒子里的实验室”，PLUM阅读器(便携式，低成本，用户友好，多模式)，显示来自多达384个患者样本的结果，并在单个图像捕捉中显示它们。PLUM还具有高度可编程性，可以类似地用于检测任何病原体序列。

由多伦多大学Leslie Dan药学院的专家领导的一个国际研究团队，领导了使用患者样本进行基于合成生物学的诊断的首批现场试验之一。这项在拉丁美洲现场进行的工作揭示了无细胞合成生物学工具和配套硬件的潜力，可以为像寨卡病毒这样的传染性疾病提供快速、分散和低成本的患者检测。

今天发表在《自然生物医学工程》(Nature Biomedical Engineering)杂志上的研究结果显示，这种新型诊断平台的分析特异性和灵敏度相当于美国疾病控制中心(US Centre for Disease Control)对寨卡病毒的PCR检测，其诊断准确率为98.5%，采集了巴西累西菲的268例患者样本。该平台也是可编程的，可以类似地用于检测任何病原体序列。除了验证了对寨卡病毒的高度准确的诊断结果外，该团队还对另一种蚊媒虫媒病毒基孔肯雅病毒取得了类似的诊断效果。

“我们认为，新兴的诊断方法，比如我们开发的基于纸张的检测，在短期内具有巨大的潜力，可以增强现有的PCR能力，提高获得卫生保健的公平性，并有助于应对公共卫生危机。”多伦多大学Leslie Dan药学院药学系助理教授Keith Pardee说。

Pardee是合成生物学和人类健康加拿大研究主席，他解释说，在当前的COVID-19全球大流行之前，2015/2016年在拉丁美洲爆发的寨卡病毒强调了对快速和低成本检测的迫切需求，这些检测可以部署到中央诊断实验室无法覆盖的地方。“早在COVID-19大流行在全球层面揭示这些问题之前，我们就在调查和开发这项技术。我们现在已经能够在一个地方病地区应用并验证它，这是非常有希望的，因为这些工具意味着能够使卫生系统更好地应对未来的传染病爆发，特别是在资源匮乏的环境中。”

这种便携式诊断平台结合了一种无细胞、基于纸张的测试和一种可用于现场的配套设备，允许使用基于图像的颜色分析(紫色为阳性，黄色为阴性)来收集数据。这款名为“PLUM”(便携式，低成本，用户友好，多模式)的烤箱大小的阅读器可以显示多达384个样品的结果，并在一个图像捕捉中显示它们。组成PLUM的硬件和软件最初是由合著者Livia Guo和Seray Çiçek开发的，作为他们在Pardee实验室的研究生工作的一部分。为了降低生产成本，他们使用了可定制的软件程序和现成的电子产品，使得每台PLUM的生产成本大约为500美元。

在分子方面，无细胞测试可以冻干，允许在不冷藏的情况下分发，而且值得注意的是，测试的所有分子成分都独立于PCR-供应链。该研究的第一作者Margot Karlikow表示:“我们已经证明，这两种技术结合在一起，创造了一种低成本、高精度的诊断工具。”Margot Karlikow在2016年至2021年期间是帕迪实验室的博士后研究员，现在是En Carta Diagnostics的联合创始人。“我们还证明，将该平台长距离运输并在另一个国家有效实施是可行的。在许多低收入和中等收入国家，在主要城市以外没有PCR检测，因此最终目标是在更区域性的环境中使用这个平台作为PCR的高质量替代方案，”她说。

Oswaldo Cruz基金会(Fiocruz)病毒学部门的Lindomar Pena博士领导了参与该项目的巴西团队。“这种强大的诊断平台显示出理想的特征，可以在巴西等发展中国家和具有基础设施的实验室中使用。我们希望它能在巴西的公共卫生实验室网络中得到进一步开发和部署，以诊断寨卡患者，追踪接触者，并确定社区传播活跃的热点地区。”

Pardee说，该平台可以运输并准确检测患者样本中的寨卡病毒，这是在创建更方便和分散的检测方面向前迈出的重要一步。然而，在这个阶段，从患者样本中提取RNA仍然需要熟练的技术人员进行液体处理。“随着患者样本的性能得到验证，我们正在应对这些下一个挑战，比如样本制备，以便平台和类似PCR的诊断能力可以更广泛地分布到需要它们的社区。”

Field validation of the performance of paper-based tests for the detection of the Zika and chikungunya viruses in serum samples