财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,在新冠疫情肆虐期间,传染病专家和一线医务工作者都一直在寻求对该病毒进行更快、更廉价和更可靠的检测方式。就在近日,美国斯坦福大学(Stanford University)的研究人员创造了一种低成本、高度自动化的设备——“基因微实验室”,可以在短短半小时内就得到结果。
据悉,该发明利用了所谓的“芯片实验室”技术(Lab-on-a-chip)和被称为CRISPR的尖端基因编辑技术。研究参与者、斯坦福大学机械工程教授Juan G.Santiago解释称,“微实验室实际上是一种只有信用卡一半大小的微流控芯片,包含了一个比人类头发宽度还小的复杂的网络通道。”
所谓芯片实验室(Lab-on-a-chip)技术是指把生物和化学等领域中所涉及的样品制备、生物与化学反应、分离检测等基本操作单位,集成或基本集成在一块几平方厘米的芯片上,用以完成不同的生物或化学反应过程,并对其产物进行分析的一种技术。而CRISPR基因编辑技术,自问世以来就被誉为“上帝的手术刀”,可以精确定位并切断DNA上的基因位点,关闭某个基因或引入新的基因片段,让失去希望的病人重获治愈的可能。
该研究论文于11月4日被发表在了《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)上。该研究的第一作者Ashwin Ramachandran指出:“我们的测试可以相对快速地识别活性感染,且成本较低。它也不像许多测试那样依赖抗体,而且只证明某人是否患有此病,而不是他们目前是否受到感染。”
这种微实验室测试利用了这样一个事实:像SARS-COV-2这样的冠状病毒,无论走到哪里都会以RNA链的形式留下微小的基因指纹。如果在拭子样本中存在冠状病毒的RNA,则样本采集者即被感染。
研究人员还指出,在整个测试过程中,电场也起着至关重要的作用,它可以帮助集中所有重要成分(目标DNA、CRISPR酶和荧光探针)集中到一个比人类头发宽度还小的空间里,大大增加了它们相互作用的机会。
“我们的芯片是独一无二的,它利用电场从样本中纯化核酸,并加速化学反应,让我们知道它们的存在。”Santiago表示。
据了解,该团队仅用了大约5000美元的预算就制造出了这款设备。目前,DNA扩增步骤必须在芯片之外进行,但Santiago预计,在几个月内,他的实验室将把所有步骤整合到一个芯片中,并称其芯片的优势在于测试时间短(30分钟)、成本低。
研究人员还说称,他们的技术不仅可以用于检测新冠病毒,还可以用于检测其他有害微生物的存在,比如食物或水样中的大肠杆菌,或者血液中的结核病和其他疾病。
“如果我们想检测一种不同的疾病,我们只需在电脑上设计合适的核酸序列,然后通过电子邮件将其发送给合成RNA的商业制造商。待他们寄回一小瓶这种分子,就可以完全重新配置对一种新疾病的检测。”Ramachandran说。
据了解,斯坦福大学的研究人员正在与福特汽车公司合作,以进一步整合这些步骤,并将他们的原型开发成可销售的产品。
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