客观日本

【新型肺炎】早稻田大学开发出检测新冠病毒的“超高灵敏度抗原检测法”

2020年08月24日 生物医药

日本早稻田大学教育与综合科学学术院的伊藤悦朗教授带领的研究团队,成功开发出了新的“超高灵敏度抗原检测法”,该方法大幅简化了传统的PCR检测法,病毒检测灵敏度也比较高。

新冠病毒的检测方法主要分为三种,用于确定基因的PCR检测、用于调查是否罹患流感等的抗原检测,以及用于调查既往感染史的抗体检测。以往的抗原检测法由于检测灵敏度不足,以及有时无法区分检测出的冠状病毒是新型还是旧型,与PCR检测相比基本没有得到普及。但另一方面,PCR检测需要由临床检测技师实施检测、2天左右才能出结果,而且由于技术原因容易出现假阴性等,所以很难在普通诊所实施检测,因此,可以快速、简便而且能高概率检测出病毒的新型抗原检测法的普及备受期待。

新的检测方法应用了该研究团队此前一直在研究的极微量蛋白质的超高灵敏度定量测量法。只需利用酶标仪测量特定波长的光的吸收变化即可检测病毒。使用的试剂价格也远远低于PCR检测,而且能以更高的灵敏度检测新冠病毒。

研究团队此前一直在与日本Tauns公司共同开发极微量蛋白质的超高灵敏度定量测量法。该方法是ELISA法与酶循环法的独特组合。

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通过在ELISA法中组合使用酶循环法,实现了超高灵敏度检测。

通过采用这种超高灵敏度定量测量法,2019年成功在尿液中检测出了此前几乎无法检测出来的蛋白质脂联素,并发现,随着慢性肾病的发展,尿液中的脂联素浓度会升高,为糖尿病治疗提供了新的指南。

PCR检测是新冠病毒感染常用的检测方法,但目前需要在核心医院和保健所等实施检测,很难在由社区医生开设的普通诊所等检测。在普通诊所,作为替代PCR检测的方法,简单快速的“抗原检测”备受期待。

不过,以往的抗原检测存在两大问题,即①检测灵敏度不足,即使检测出病毒,也②很难区分这种病毒是新型还是旧型。为解决这两个问题,研究团队将上述超高灵敏度定量测量法用于新冠病毒检测,以超高灵敏度成功检测出了蛋白质。由此发现,这种超高灵敏度定量测量法可以作为新冠病毒的抗原检测法(即蛋白质检测)使用。

目前,新冠病毒的抗原检测存在两个亟待解决的问题。

第一个问题是病毒检测灵敏度低。2020年5月的《Science》期刊上刊登了一篇题为“新冠病毒的抗原检测虽然既快又便宜,但准确性欠佳”的报道。另外,4月份世界卫生组织(WHO)也宣布:“虽然应该推进抗原检测法的开发,但目前还不建议使用”。

为提高抗原检测的检测灵敏度,早稻田的研究团队应用了此前开发的极微量蛋白质的超高灵敏度定量测量法。该方法只需使用酶标仪测量特定波长的光的吸收变化即可快速检测新冠病毒。这是一种名为比色法的检测方法,在普通诊所也能立即实施检测。

该方法基本不同于由临床检测技师实施的PCR检测,利用新的检测方法,医生和护士也能实施检测,试剂价格也远远低于PCR检测使用的试剂。PCR检测需要2-3万日元左右的费用,新检测方法的目标是降到2-3000日元左右。蛋白质的检测灵敏度也能达到摩尔水平的超高灵敏度。这是通常只有使用名为化学发光酶免疫测量法的特殊装置才能测量的灵敏度,但该研究团队的方法只需测量光的吸光度,无需使用特殊装置。另外,将蛋白质的数量换算成RNA量发现,这个灵敏度与PCR检测不相上下。

第二个问题是,难以区分检测到的病毒是新型冠状病毒还是既有的其他冠状病毒。这即所谓检测病毒的特异性,如果这种特异性比较低,就无法区分接受检测的患者感染的是新型冠状病毒还是其他冠状病毒。

冠状病毒的表面有名为刺突蛋白的突起。这种刺突蛋白形似王冠,因此被称为冠状病毒。该刺突蛋白作用于人的细胞受体后,病毒开始入侵体内。利用新的检测方法着眼于这种刺突蛋白,可以区分新型和旧型冠状病毒,能显现出所检测病毒的特异性。研究团队此次以超高灵敏度成功检测出了新冠病毒的刺突蛋白。

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新冠病毒的模式图。新方法测量刺突蛋白,由此确定了病毒的检测特异性。

论文信息
题目:Proposal of De Novo Antigen Test for COVID-19: Ultrasensitive Detection of Spike Proteins of SARS-CoV-2
期刊:Diagnostics
DOI:10.3390/diagnostics10080594

日语发布原文

文:JST客观日本编辑部