便携式分子诊断平台：快速即时检测猴痘及其他疾病，为全球公共卫生保驾护航

猴痘疫情反复，现有诊断方法存在局限。研究人员开展 “便携式分子诊断平台用于猴痘及其他疾病即时检测” 研究，开发出 Dragonfly 平台。该平台集成免电核酸提取与冻干比色 LAMP 技术，检测灵敏度高、特异性强，对防控猴痘等疾病意义重大。

　　2022 年，在 SARS-CoV-2 疫情逐渐平息之际，全球范围内爆发了猴痘病毒（MPXV）疫情。这场疫情呈现出与以往不同的特点，以往猴痘通常是通过动物传播给人类，且人际传播有限，但此次疫情中，人际间的持续传播成为主要传播途径，尤其是通过性接触传播，不仅在猴痘流行地区肆虐，还迅速蔓延到非流行地区。世界卫生组织（WHO）在 2022 年 7 月将其列为国际关注的突发公共卫生事件（PHEIC），尽管在 2023 年 5 月，随着全球病例数的持续下降，这一紧急状态被解除，但 2024 年猴痘病例数再次激增，并且出现了更具毒性的 Ib 分支，导致更高的死亡率，WHO 不得不于 2024 年 8 月再次宣布猴痘疫情为 PHEIC。

猴痘疫情的快速传播和流行病学特征的变化，凸显了早期病例检测和人群监测对于疫情防控的重要性。然而，现有的诊断方法存在诸多问题。传统的分子核酸扩增检测（NAATs），如定量聚合酶链反应（qPCR），虽然特异性和灵敏度高，是猴痘诊断的金标准，但它对设备和技术人员要求高，需要复杂的仪器和冷链运输，难以在现场（point-of-care，POC）和资源有限的地区使用。基于蛋白质的免疫分析，如侧向流动测试（LFTs），虽然快速、便携且成本效益高，但灵敏度有限，目前尚无能够满足猴痘检测灵敏度要求的 LFTs。此外，市场上现有的一些接近 POC 或真正 POC 的分子猴痘诊断产品，要么因自动化系统导致设备庞大昂贵，只能在设备齐全的实验室使用；要么需要复杂的操作和冷链运输，限制了其在紧急情况下和资源有限地区的应用。

为了解决这些问题，来自 Imperial College London 等机构的研究人员开展了一项研究，旨在开发一种能够在 POC 环境下快速、准确检测猴痘及其他相关皮肤感染病毒的诊断平台。他们成功开发并验证了 Dragonfly 平台，这一研究成果发表在《Nature Communications》上，为猴痘及相关疾病的诊断带来了新的希望。

研究人员在开发 Dragonfly 平台时，主要运用了以下关键技术方法：一是基于磁珠的免电核酸提取技术，即 SmartLid 技术，通过简单的三步操作实现高效的核酸提取，无需离心和手动移液；二是冻干比色 LAMP 技术，该技术能够在室温下长期储存，通过颜色变化实现可视化结果读取，且反应在等温条件下进行，降低了对设备的要求。研究人员使用了 164 份临床皮肤病变拭子样本，包括 51 份猴痘 clade II 阳性样本，与金标准自动核酸提取和实时多重 qPCR 检测进行对比，验证平台性能。

下面来看具体的研究结果：

1. 平台概述：Dragonfly 平台由一次性使用的样本提取试剂盒、冻干比色 LAMP 检测板和低成本等温加热块三个核心组件构成。此外，还包括样本采集试剂盒、可重复使用的固定体积移液器、可选的平板电脑及配套软件。整个工作流程从样本采集到得出结果，优化后每个样本不到 40 分钟，每小时每位用户可检测超过 12 个样本。
2. 平台组件：SmartLid 技术利用磁性盖子高效地捕获和转移超顺磁性纳米颗粒及附着的 DNA/RNA。检测板采用冻干比色 LAMP 化学技术，通过颜色变化直观判断结果，且颜色方案对多种色觉缺陷（CVD）友好。配套的低成本等温加热块体积小、重量轻，可由多种电源供电。
3. 云连接配套应用程序：开发了可选的安卓配套应用程序，通过扫描耗材上的数据矩阵增强可追溯性，以虚拟步骤引导用户操作，监测和记录检测过程，结果自动存储在云端，便于查看和追溯。
4. 检测板设计：皮肤感染病毒检测板针对正痘病毒属（OPXV）、猴痘病毒（MPXV）、水痘 - 带状疱疹病毒（VZV）、单纯疱疹病毒 1 型（HSV - 1）和单纯疱疹病毒 2 型（HSV - 2）进行检测。每个目标病毒设置多个 LAMP 检测靶点，并包含颜色参考对照、内部对照和人类提取对照，确保检测结果可靠。
5. 工作流程：样本采集后，将灭活的拭子洗脱液转移到含有裂解结合缓冲液和磁珠的管中，利用 SmartLid 技术进行核酸提取，然后将提取的核酸转移到检测板中，在等温加热块中孵育 35 分钟，通过观察颜色判断结果。
6. LAMP 检测的分析灵敏度和特异性：通过对合成 DNA 的系列稀释评估分析灵敏度，所有检测的检测限（LOD）在 10 - 500 拷贝 / 反应之间。利用商业病毒颗粒提取的核酸评估分析特异性，LAMP 检测只扩增特定目标，无交叉反应。
7. 病毒颗粒的样本到结果评估：用不同浓度的商业 MPXV 和其他病毒颗粒进行实验，确定了平台对不同病毒的 LOD，如 OPXV 和 VZV 为 50 拷贝 / 反应，MPXV 和 HSV - 1 为 100 拷贝 / 反应，HSV - 2 为 143 拷贝 / 反应。
8. eNAT^?缓冲液的杀病毒活性：eNAT^?缓冲液对痘苗病毒（VACV）和 HSV - 1 具有显著的杀病毒活性，能有效降低病毒滴度，确保样本处理安全。
9. 临床皮肤病变拭子检测：对 164 份临床皮肤病变拭子样本的检测结果显示，Dragonfly 平台对 OPXV 的检测灵敏度为 96.1%，特异性为 100%；对 MPXV 的检测灵敏度为 94.1%，特异性为 100%。对 VZV、HSV - 1 和 HSV - 2 的检测也有较高的准确性，且所有样本的人类提取对照反应均为阳性，保证了检测结果的可靠性。

在研究结论与讨论部分，研究人员开发的 Dragonfly 平台为猴痘及其他相关皮肤感染病毒的诊断提供了一种准确、便携、快速的解决方案。该平台无需复杂设备和冷链，在资源有限的地区也能使用，且具有较高的灵敏度和特异性。不过，研究也存在一定局限性，如 HSV - 1、HSV - 2 和 VZV 样本数量有限，样本储存介质与平台设计不一致，临床猴痘阳性样本均为 clade II 且来自同一疫情等。未来需要进一步扩大样本类型和数量进行研究。

总体而言，Dragonfly 平台的出现具有重要意义。它能够在 POC 环境下快速检测猴痘及其他病毒，有助于早期病例发现和疫情监测，为全球防控猴痘及其他传染病提供了有力的技术支持，有望在公共卫生领域发挥重要作用，应对不断变化的传染病威胁。