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武汉大学联合团队开发纳米孔靶​向测序 大幅提升新冠病毒阳性检出率

实现当天同时检测新冠和其他10种常见呼吸道病毒并监测病毒突变

COVID-19疫情爆发以来,截至3月1日,全球累计确诊超8万人,死亡近三千例,但仍存在许多临床疑似病例无法确诊。武汉大学联合团队创新性开发了纳米孔靶向测序检测方法,能 

大幅提升病毒阳性检出率,并能实现当天同时检测新冠和其他10大类、40种常见呼吸道病毒并监测病毒突变。

据了解,既往新冠病毒诊断依赖于qPCR核酸检测,但是该方法显示出较高的假阴性率和低敏感性,阳性检出率仅为30%至50%,从而导致临床高度疑似新冠感染患者或低病毒潜伏的 

“假痊愈患者”检测“假阴性”现象频发。此外, 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。身处疫区一线的专家学者看在眼里,急在心里。武汉大学药学院刘天罡教授,武汉大学人民医院李艳教授、余锂镭教授,付爱思博士等迅速组建联合团队,创新性开发了纳米孔靶向测序(Nanopore Targeted Sequencing, NTS)检测方法。NTS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,首次实现测序后4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种呼吸道病毒,其最低检测限高于目前广泛使用的qPCR的100倍。同时,该方法还可实现对新型冠状病毒基因组变异情况进行检测,监控病毒变异引起的毒性与传播能力改变的情况。

3月3日,团队将在预印版平台medRxiv发表题为 Nanopore target sequencing for accurate and comprehensive detection of SARS-CoV-2 and other respiratory viruses (《纳米孔靶巴向测序精准全面检测新冠病毒以及其他呼吸道病毒》)的研究论文。

新型冠状病毒

研究团队在武汉新型冠状病毒定点医院利用NTS进行检测

团队研发的NTS技术的特点在于:它不局限于中国或美国疾病控制中心(CDC) 目 前 在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10kb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,检测病毒基因组范围提升100倍,从而显著提高检测敏感性和准确性。而qPCR方法仅针对病毒基因 

组上2-3个位点进行检测分析,覆盖<0.5%病毒基因组,样本在采样、存储、检测过程发生中稍有偏差,会导致仅针对少数基因位点的PCR检测手段的效率降低,甚至漏检,造成“假 

阴性”,且检测区域一旦发生变异,会造成检测结果失效。

NTS与qPCR方法对比


NTS与qPCR方法对比

刘天罡介绍,qPCR方法好比是用一把狙击枪去击打样本中的病毒核酸,有一定概率击不中,而NTS技术不是用狙击枪,而是撒网,同时撒十几张网,这样能捕获病毒核酸的概率大 

大增加,不仅如此,还能在捕获的同时读出序列。这样,一次检测不仅可以确诊是否新冠,而且其他常见的呼吸道病毒,包括博卡病毒、鼻病毒、人间质肺病毒、呼吸道合胞病毒、冠

状病毒、腺病毒、副流感病毒、甲型流感病毒、乙型流感病毒和丙型流感病毒等,也能同时检测出来,能为医生分诊提供确切依据。更重要的是,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。

在研究中,团队平行测试了 NTS和qPCR两种方法。结果表明:45个临床高度疑似新冠感染患者的样品,NTS共鉴定出34个阳性样品,比qPCR多出15个;16个临床已确诊新冠感染患

者中,NTS全部检测阳性,qPCR仅9个阳性。临床确诊样本显示,NTS比qPCR的阳性检出率提升43.8%。此外,对于高浓度病毒样本,NTS仅需测序10分钟即可检测阳性,即使 

极低浓度病毒样本,也仅需测序4小时完成检测,从收到样本到出具结果,全程控制在6-10小时而且该技术所需的纳米孔测序平台对实验室要求不高,其中最小测序仪MinlON是便携式的,因此NTS也适合不同级别的医院使用。

新冠病毒感染样本

16个确诊新冠病毒感染样本的平行测试

目前,NTS的高敏感性、高准确性、高速度性和操作便捷性,对尽快确诊疑似病例、助力疫情防控具有重大意义!

MDL 百奥思科


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