客观日本

【新型肺炎】多管齐下,日本正在推进开发的多种快速诊断技术大汇总

2020年03月03日 生物医药

目前日本的新型肺炎疫情已进入决定未来走向的关键阶段。截至3月3日17时,日本感染新型冠状病毒者人数总计已达到985人。然而,患者诊断通量仍显不足。日本各大科研院所与社会企业纷纷加入快速诊断试剂的开发队伍中。

临床上对于新型肺炎(新型冠状病毒肺炎病)的诊断主要分为四个层面。(1)病毒核酸检测是新型肺炎确诊的唯一标准,精度可高至10个拷贝,而且感染后1至2天就能检测确诊。除此之外还有(2)基于病毒蛋白的抗原检测和(3)病毒引发人体免疫反应后的抗体检测。另外还有一种方法是(4)基于临床症状、CT等临床医学检查。严格意义上来说,核酸检测以外的三类检查仅能作为疑似病例的判断标准。

目前日本政府认可并正在应用PCR(Polymerase Chain Reaction,聚合酶链式反应)法就是病毒核酸检查方法中的一种。但PCR检测虽然精度高,但由于需要扩增病毒,所以一次检测通常要耗时五六个小时,另外还依赖于特殊的PCR仪器,所以很难满足大量快速检测的需求。通过中国驻日大使馆捐赠日本的一万多个华大基因检测试剂盒就是利用的这种技术。瑞士医药巨头罗氏研发的基因诊断试剂盒也使用的是PCR技术,但在日本仍处于待医药审批状态。

2月25日,主管产综研的经济产业省负责人在众议院预算委员会小组委员会上,对所管辖的国立研究开发法人产业技术综合研究所(产综研)开发的“微流路式热循环”技术用于新型冠状病毒的可能性做了说明。利用这种“微流路式热循环”技术开发的新型PCR测量仪“GeneSoC”,根据样本浓度的不同,可在5-15分钟内对病毒完成快速核酸定量检测(图1)。这种测量仪已由杏林制药公司于2019年11月11日上市,在日本的各大研究所内已经有几十台[1]。目前经济产业省正和厚生劳动省合作,加快确认“GeneSoC”测量仪应用于新型冠状病毒检测的有效性,争取一个月内用于实际检测。

新型肺炎 多管齐下,日本正在推进开发的多种快速诊断技术大汇总

图1 微流路式热循环技术

还有一种基于PCR法的检测试剂盒是日本积水化学全资子公司——位于新加坡的Veredus Laboratories开发的。1月24号针对中国新型肺炎爆发宣布正在开发基于PCR和微阵列(Microarry)的VereChip检测试剂盒(图2),可一次性鉴定区分MERS-CoV、SARS-CoV和新型冠状病毒(SARS-CoV-2),检测周期约2个小时。2月27日,Veredus宣布其新开发的VereChip检测试剂盒已经通过新加坡健康科学机构(Health Sciences Authority, HSA)的审批,可以直接应用于临床诊断了[3]。

新型肺炎 多管齐下,日本正在推进开发的多种快速诊断技术大汇总

图2 VereChip产品图像

病毒核酸检测除了PCR法外,还有以日本荣研化学开发的LAMP专利技术为代表的等温扩增技术,近十年来引起了极大关注。由于等温扩增技术仅需一个恒温环境即可实现上亿倍的扩增,所以可以将检测时间缩短至30分钟以内。中国的先达基因的ERA系统即基于等温扩增技术。

日本佳能医疗系统(Canon Medical Systems Corporation)2月25日宣布,参加日本医疗研究开发机构(AMED)推进的新型冠状病毒基因检测系统开发项目,负责提供小型等温扩增荧光检测仪[2]。其中的新型冠状病毒RNA检测采用的就是LAMP技术来进行核酸扩增的。

除上述两种方法之外,还有第三种方法。2月27日,神奈川县卫生研究所与理化学研究所(理研)召开新闻发布会,宣布已开发出30分钟以内检测出新型冠状病毒的新技术(图2)。其检测手段采用了理化学研究所的Smart Amplification Process (SmartAmp)技术。SmartAmp也不同于PCR扩增,属于等温扩增,中间无需核酸抽提的过程[参考文献1]。神奈川县卫生研究所用从“钻石公主号”上确诊患者采集的样本对该技术有效性进行了验证,灵敏度和PCR等同。下一步将进行临床实证和向有关部门提交体外诊断用医药品的申请。

新型肺炎 多管齐下,日本正在推进开发的多种快速诊断技术大汇总

图3 日本神奈川县卫生研究所等团队27日媒体见面会 (照片:共同社)

以上的几种方法都是利用上呼吸道样本进行的病毒核酸检查,除此之外常见的还有基于病毒侵染人体后产生的免疫反应(抗体)或者病毒表面蛋白(抗原)的诊断试剂盒。这两种试剂盒一般仅用于初筛疑似病例,而且一般在感染一周后才能检测出来。

日本公司中最早宣布着手开发基于抗原免疫层析技术的新型冠状病毒快速检测试剂盒的是日本Denka生研株式会社(2月13日)。日本另外一家专门从事诊断试剂和仪器生产的Fujirebio公司也表示正在研发基于酶联免疫法(抗体技术)的快速检测试剂盒。

第四种是基于临床症状的医学检查。通常感染新型冠状病毒后2-14天内开始出现咳嗽、发烧等临床症状,但缺乏特征性症状,和流感等其他病毒造成的呼吸器官疾病症状很相像。医生望诊以及采用X线、CT等影像检查都仅能作为疑似病例的判断。

日本政府针对新型肺炎的第一份紧急应对措施中即启用了本年度预算中的预备费用。内容为强化检测体制,在国立传染病研究所构筑可大幅增加快速检测样本数量的系统。针对新型冠状病毒的研发投入8亿多日元。其中,简易检测试剂盒、治疗药物和疫苗的开发费用等预计投入4.6亿日元[4]。3月3日,安倍晋三总理大臣在参议院预算委员会上答辩中表示,为了防止新型冠状病毒的感染扩大,将“动用总额超过2700亿日元的2019年度预算预备费” 用于第二轮紧急对策。

文: JST客观日本编辑部

参考文献:
1. Wanping Aw, Alexander Lezhava, Akira Andoh, Hiroshi Tanaka, Yoshihide Hayashizaki and Toshihisa Ishikawa, “The SmartAmp Method: Rapid Detection of SNPs in Thiopurine S-Methyltransferase and ABC Transporters ABCC4 and ABCG2”, Current Drug Metabolism (2012) 13: 968. https://doi.org/10.2174/138920012802138543

相关消息:
1. 【新型肺炎】5-15分钟测量病毒的核酸检测仪,用了什么技术?
2. 佳能新闻稿
3. Veredus Laboratories新闻稿
4. 日本政府制定紧急应对措施、应对新型病毒感染扩大

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