據麥姆斯咨詢報道，隨著新冠病毒奧密克戎（Omicron）亞型變異株BA.5的持續傳播，全球衛生專家正越來越多地為未來做準備——新的變異還會出現、激增和消退，類似于季節性流感。掌握新冠病毒變異情況的一個重要手段是能夠以“規模人群”快速監測病毒，這項工作需要準確和超快速的檢測技術。

為了幫助應對這一挑戰，印第安納大學與普渡大學印第安納波里斯聯合分校（Indiana University-Purdue University Indianapolis，簡稱：IUPUI）研究人員正在開發一種新型COVID-19生物傳感器——有可能實現未來新冠病毒肺炎檢測所需的速度和效率。

這項研究工作由IUPUI科學院化學和化學生物學教授Rajesh Sardar及其研究生Adrianna Masterson領導，相關論文以“Selective Detection and Ultrasensitive Quantification of SARS-CoV-2 IgG Antibodies in Clinical Plasma Samples Using Epitope-Modified Nanoplasmonic Biosensing Platforms”為題發表于美國化學學會的Applied Materials & Interfaces期刊。

Rajesh Sardar說道：“大家都在追求高通量檢測，因為這種高速分析手段對于未來對抗新冠病毒變異至關重要。而我們的技術具有很多優勢：快速、高效、準確和前所未有的靈敏度。”

在速度方面，Rajesh Sardar實驗室研發的COVID-19生物傳感器目前可以在三個小時內分析96個人的采樣。在效率方面，該檢測技術僅需要10微升血液，相比之下，初級保健醫生的典型血液檢查則需采集10毫升血液——超過1,000倍。

Rajesh Sardar表示，該生物傳感器還適用于其它樣本類型，例如唾液。但這項研究工作是使用血液進行檢測的，因為血液是最復雜的體液，因此是傳感器準確性的最佳指標。所有檢測樣本均來自印第安納州生物樣本庫（Biobank）——提供了216份血液樣本：141份來自COVID-19患者的樣本和75份健康對照樣本。

基于盲法分析（Blind Analysis），IUPUI研究人員發現他們的COVID-19生物傳感器的準確率為100%，特異性為90%。換句話說，該傳感器從未報告過假陰性，并且僅在十分之一的樣本中報告了假陽性。Rajesh Sardar認為，出于公共安全的目的，沒有假陰性比假陽性更重要，因為假陰性的人可能會在不知不覺中感染他人，而假陽性的人并不危險。

Rajesh Sardar實驗室開發的生物傳感器可以在幾個小時內以極高的靈敏度分析多達96個樣本。

此外，Rajesh Sardar還說道，該生物傳感器在檢測人體COVID-19抗體濃度方面非常準確。這是因為它不僅可以檢測病毒的刺突蛋白，還可以檢測身體為抵御病毒而產生的蛋白質——免疫球蛋白G或IgG。

新冠病毒（SARS-CoV-2）中和抗體IgG定量檢測

Rajesh Sardar表示，測量COVID-19抗體的能力很重要，因為目前根據美國食品藥品監督管理局（FDA）緊急使用授權批準的許多COVID-19抗體檢測不提供特定的抗體計數——該數字表明了一個人對感染的免疫力。

“準確檢測患者的免疫水平對于未來預防COVID-19至關重要。”Rajesh Sardar說，“這在我們目前的狀況中可以清楚地看到，因為像奧密克戎亞型變異株BA.5正在感染甚至完全接種疫苗和加強免疫的個體。”

為了實現COVID-19檢測的目標效果，Rajesh Sardar實驗室研發的生物傳感器使用化學合成的金三角納米棱鏡，即使是微量的IgG也能產生獨特強大的光學響應。這也意味著該傳感器可以在感染的早期階段檢測到抗體。

含有SARS-CoV-2刺突蛋白亞基1作為受體的納米等離子體生物傳感器的結構和光學表征

這項研究工作始于新冠病毒大流行初期，并以2021年6月公布的初步有希望的結果為基礎。接下來，Rajesh Sardar旨在進一步完善這項技術，目標是最終能夠在不到一小時的時間內處理384個樣本——或每天5,000個樣本。

“這項研究是為未來做準備。”Rajesh Sardar接著說，“H1N1流感病毒株已有近100年的發展歷史。我預計冠狀病毒也將伴隨我們很長時間。展望未來，我們需要想出方法來快速、方便、有效地衡量人群的感染情況或感染風險，并且以領先于病毒一步的速度開展防控措施。”

除了印第安納州臨床和轉化科學研究所（CTSI）的資助，這項研究工作還獲得了美國國立衛生研究院（NIH）國家轉化科學促進中心的部分支持。

審核編輯 ：李倩