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学部新闻
《微尺度》发表刘天罡、李艳联合团队纳米孔靶向测序检测新冠病毒方法
2020-06-29 08:59:41 来源:武汉大学新闻网 点击数:

新闻网讯(通讯员姚苑)6月24日,Small(《微尺度》)在线发表武汉大学药学院刘天罡教授和武汉大学人民医院检验科李艳教授领衔的抗疫科技攻关团队有关纳米孔靶向测序检测新冠病毒方法的最新研究成果。

论文题为“Nanopore Targeted Sequencing for the Accurate and Comprehensive Detection of SARS-CoV-2 and Other Respiratory Viruses”(《纳米孔靶向测序可实现精确且全面检测SARS-CoV-2和其他呼吸道病毒》)。武汉大学为该论文第一署名单位,刘天罡、李艳教授和中科院上海营养与健康所魏武教授为该论文的共同通讯作者,武汉大学人民医院检验科汪明、童永清,武汉大学药学院付爱思、胡奔、刘然,中科院上海营养与健康所刘振为共同第一作者。该研究工作得到湖北省新冠肺炎应急科研攻关项目、武汉大学新冠肺炎防治基金、武汉臻熙医学检验室有限公司、国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助,以及武汉大学人民医院的大力支持。

该文被杂志选为封面文章

新冠肺炎在全球的突然暴发和流行对公众健康和经济发展造成了巨大的影响,而新冠肺炎疫情防控的关键就是对疑似病人进行早检测、早隔离、早治疗。在病毒爆发初期,研究人员快速开发了RT-qPCR检测试剂盒进行核酸检测,然而该方法在疫情初期假阴性率较高,从而导致临床高度疑似新冠感染患者检测“假阴性”现象频发。此外,RT-qPCR核酸检测无法同时检测其他秋冬季高发、症状与新冠相似的其他呼吸道病毒,给疫情防控和患者分流管理带来极大挑战。

身处疫区一线的科研人员看在眼里,急在心里。针对这一问题,武汉大学药学院刘天罡教授,武汉大学人民医院李艳、余锂镭教授,武汉臻熙医学检验实验室有限公司迅速组建联合团队,开发了纳米孔靶向测序(Nanopore Targeted Sequencing,NTS)检测方法。该方法结合了病毒靶向扩增和纳米孔测序长读长、实时数据输出的优势,首次实现6-10小时内高敏感性、高准确性同时检测SARS-CoV-2和其他10大类、40余种呼吸道病毒。同时,该方法还可对新型冠状病毒基因组变异情况进行检测,监控病毒的突变以及对病毒进行分型。

NTS技术特点在于:它不局限于中国或美国疾病控制中心目前在RT-qPCR方法中推荐的位点,而是将检测范围扩大到9个基因、12个位点近1万个碱基(10 kb)区域,全面覆盖病毒基因组上主要基因区域,100%覆盖病毒基因组上毒力相关的重要基因,从而显著提高检测敏感性和准确性;NTS技术采用靶向扩增方案,从而排除了大量非病毒核酸的干扰,提升检测效率;NTS技术采用可以同时测序同时分析的纳米孔测序,从而提升检测速度,并且能够通过读取病毒序列实现检测病毒突变及对病毒分型。

RT-qPCR就像是用一把狙击枪去击打样本中的病毒核酸,有一定概率打不中,而NTS不是用狙击枪,而是撒网,并且同时撒十几张网,这样捕获病毒核酸的概率就大大增加,从而显著提高检测敏感性和准确性。不仅如此,它采用纳米孔测序,还能在捕获病毒核酸的同时读出其序列,是目前最为快速的测序技术。同时,一次检测不仅可以确诊是否感染新冠病毒,而且其他常见的呼吸道病毒,包括呼吸道合胞病毒、冠状病毒、腺病毒、副流感病毒、甲乙丙型流感病毒等,也能同时检测出来,为医生分诊提供确切依据。更重要的是,这种方法还能检测在病毒传播期间与毒力相关的基因是否发生了突变,从而迅速为后续的流行病学分析提供信息。并且,NTS还能对病毒进行分型,从而对临床病人的诊疗提供指导。

武汉大学联合团队于2020年1月开始开发NTS方法,2月初即在武汉一线医院进行测试。该研究成果于2020年3月7日在国际主要预印本网站medRxiv在线发布,一经发布就引起各国的广泛关注。来自美国、韩国等多个国家的科学家纷纷来信询问该技术,期望在他们当地进行开展NTS检测,该联合研发团队也积极分享了实验技术细节,帮助各国进行新冠疫情防控。

我国高影响力的媒体也纷纷对该项技术进行报道。《人民日报》《科技日报》《光明日报》等中央媒体对此进行报道;2020年3月17日,国务院联防联控机制新闻发布会中报道了武汉大学纳米孔靶向测序用于检测新冠最新情况;2020年3月25日,《焦点访谈》节目从原理、应用等个方面对NTS技术进行了4分钟的报道。这些报道让其他地区的检测人员进一步了解了NTS技术,也让广大公众了解该技术,了解我国科技抗疫的新进展。

武汉大学人民医院检验科通过科技创新使其成为新冠病毒核酸检测量最多的医疗单位,在样本检测规范安全操作等方面也成为全省楷模,为打赢疫情防控阻击战提供了强大的智力支持和科技支撑。2020年5月18日,武汉保卫战已取得决定性胜利,而有着4个中高风险区的吉林市疫情仍较严重,尽快对密切接触者进行快速准确的核酸检测是当时最为紧迫的任务。国务院应对新型冠状病毒肺炎疫情联防联控机制医疗救治组一纸调令,点名李艳、童永清教授赴吉林支援抗疫。刚从吉林回来,李艳、童永清教授和汪明博士又被卫生部点将奔赴支援北京。

守望相助,众“智”成城。从科研到临床,这个多学科、多“兵种”联合作战的队伍使新冠防控如虎添翼,成为夺取战役胜利的“定心丸”之一。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202002169


(编辑:陈丽霞)