新型冠状病毒(SARS-CoV-2)快速诊断技术的研究现状

新型冠状病毒(SARS-CoV-2)及相关新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的爆发引起人们对全球健康问题的极大关注,也给全球经济造成了巨大损失。由于SARS-CoV-2具有较长潜伏期及无症状感染者的出现使疫情形势更加严峻,因而对可疑病例进行早期诊断和及时管控是控制病毒传播的重要措施。开发简单、快速、灵敏、准确的SARS-CoV-2诊断技术是疫情防控的关键。本文对SARS-CoV-2的结构进行了简单介绍,对目前常用的SARS-CoV-2诊断技术的研究现状进行了详细介绍,并对有望应用于即时医疗的检测技术进行了概述,对未来的发展趋势进行了展望,以期为研究人员开发高度准确、廉价、便携的SARSCoV-2诊断技术提供研究思路,为COVID-19及其他新兴传染病的紧急防御和快速部署提供参考。     

糖基化在新型冠状病毒侵染中的机制及药物研发中的应用

冠状病毒(Coronavirus, CoV)是一类具有包膜的正股单链RNA病毒,可感染人类和多种动物。2019年末,一种新的β-冠状病毒SARS-CoV-2(Severe acute respiratory syndrome-coronavirus-2)开始在人际间传播,该病毒引发的疾病“COVID-19”(Coronavirus disease 2019)对全球公共卫生构成严重威胁。糖基化是一种存在于蛋白质上的翻译后修饰,可影响蛋白质的折叠、稳定性及和受体之间的结合等,研究表明SARS-CoV-2包膜中的病毒嗜性决定因子-刺突蛋白(Spike,S)及宿主细胞上的主要受体血管紧张素转化酶2(Angiotensin-converting enzyme 2, ACE2)均为高度糖基化蛋白。为探明糖基化修饰在SARS-CoV-2病毒侵染及与宿主免疫应答中的作用,本文综述了该病毒的侵染机制,体外重组病毒S蛋白和宿主受体ACE2的糖基化类型及糖基化对病毒与宿主相互作用的影响,并提出基于糖基化的COVID-19诊断和药物研发新策略。     

新型冠状病毒(COVID-19)的检测和诊断

2019年12月以来席卷全球的新型冠状病毒(COVID-19)肺炎是一种高传染性疾病,给全球社会、经济和生活带来了巨大的负面影响,严重威胁人类的生命安全。由于尚无用于COVID-19的特定药物或疫苗,快速及时的检测和诊断对于控制疫情至关重要。本文介绍了目前检测COVID-19的方法,主要比较了CT检测、核酸检测和抗体检测在检测COVID-19中各自发挥的作用,总结了各种方法的优势和不足之处,综述了各种方法的最新研究进展。病毒分离是检测病毒感染的黄金标准,但是要求严格的条件,这些条件多数实验室和医院无法满足。CT检查可以直接看到症状,但是存在特异性低的局限;核酸检测能提供直接的证据,是当前检测新型冠状病毒的主要方法,但是存在假阳性;抗体检测能提供非直接的证据,适于进行筛查工作,但是其无法用于感染的早期诊断且可能得到假阳性或假阴性结果。本文提出了联合使用和综合判读可以从技术和时间差上互补,并对未来的发展趋势和研究重点进行了展望。     

多色彩可视化半定量检测方法用于COVID-19患者治疗过程中抗体浓度变化的快速监测

现场快速定量检测新型冠状病毒(SARS-CoV-2)抗体对于监测新型冠状病毒感染的肺炎患者治疗过程具有重要作用. 目前, 大多数抗体检测采用基于金纳米粒子的免疫层析定性检测, 但该方法仅表现出一种颜色变化, 无法实现现场快速定量检测. 本文采用特异性刻蚀金纳米棒(Au NRs)的方法, 实现了SARS-CoV-2抗体多色彩可视化的现场快速定量检测. 首先, 将SARS-CoV-2重组抗原固定在96孔酶标板上; 随后, 将辣根过氧化物酶标记的酶标抗体与待测抗体结合, 形成抗原-待测抗体-酶标抗体的复合三明治结构, 且酶标抗体与待测抗体浓度呈正相关; 由于酶标抗体可与3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)发生特异性反应, 生成TMB²⁺, 而TMB²⁺可选择性刻蚀Au NRs, 使得溶液产生丰富多彩的颜色, 即可通过观察溶液颜色变化实现SARS-CoV-2抗体浓度半定量检测. 在最佳条件下, 该方法对SARS-CoV-2 IgM抗体在5.00~200 IU浓度范围内呈良好线性关系, 检出限为1.29 IU, 并具有较高的灵敏度和特异性. 上述方法成功用于COVID-19患者治疗过程中SARS-CoV-2 IgM抗体浓度半定量快速检测.     

基于成簇的规则间隔短回文重复序列的严重急性呼吸综合征冠状病毒2检测的最新进展北大核心CSCD

严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)导致的新冠肺炎(COVID-19)迅速蔓延全球,给全球公共卫生系统带来了挑战。由于逆转录-定量聚合酶链反应(RT-qPCR)和抗原测试的普遍适用性和灵敏度较差,并且具有不同突变的SARS-CoV-2变体持续的出现,给疫情防控带来了更大的挑战,因此,高灵敏度、无需设备并且能够区分SARS-CoV-2变体的诊断方法亟须发展。基于成簇的规则间隔短回文重复序列(CRISPR)的诊断对设备要求低,具有可编程性、灵敏性和易用性,已经发展出多种核酸检测工具用于传染病的诊断,其在临床上具有巨大的应用潜力。文章聚焦于近期发表的基于CRISPR实现SARS-CoV-2检测和变体区分的最新技术,总结其特点并对其发展进行了展望。     

分子印迹复合膜对降糖药的拉曼光谱快速检测

基于分子印迹技术的特异性识别特点, 以假模板盐酸胍和4-(2-氨乙基)苯磺酰胺制备了2种分子印迹复合膜, 用其对保健品中的二甲双胍、 苯乙双胍和格列本脲进行吸附后, 采用拉曼光谱法实现了保健品中降糖药的富集与快速检测. 考察了膜制备过程中纳米银的加入对拉曼光谱的增强作用, 以及吸附样品浓度等的影响. 实验结果表明, 盐酸胍分子印迹复合膜吸附5 mg/mL以上的二甲双胍或苯乙双胍后具有明显的拉曼响应, 4-(2-氨乙基)苯磺酰胺印迹膜吸附10 mg/mL格列本脲后具有明显的拉曼响应. 所建立的分子印迹复合膜结合拉曼光谱检测方法可用于多种实际样品的检测.     

生物传感器在新冠病毒检测中的应用

自新型冠状病毒肺炎(COVID-19)爆发以来,准确高效、快速便捷的新型冠状病毒(SARS-CoV-2)筛查越来越在疫情防控中体现出其重要性.传统的检测方法无法满足短时间内SARS-CoV-2大规模感染时的检测需求.生物传感技术具有灵敏度高、选择性好、低成本、易于微型化等优点,其检测时间短的优势还可用于开发即时检测设备,是临床诊断中实时检测SARS-CoV-2的潜在替代方案.本综述简要阐述了光学生物传感器、电化学生物传感器、可穿戴式生物传感器、磁性生物传感器、金纳米颗粒生物传感器以及适配体生物传感器的构建方法、工作原理,并总结了其在新冠病毒检测领域的最新应用.最后本综述对生物传感器在新冠病毒检测领域的技术瓶颈与未来的发展趋势进行了总结与讨论.     

新型冠状病毒肺炎临床诊治及质谱组学研究进展

新型冠状病毒肺炎(COVID-19)是由严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型(SARS-CoV-2)引发的一种呼吸系统传染性疾病,自2019年末爆发以来,在全球范围内迅速蔓延。该传染性疾病是本世纪以来全球遭遇的感染范围最广、防控难度最大的重大突发公共卫生事件,其对人类健康和社会经济发展造成严重影响。全球多个实验室针对SARS-CoV-2开发了一系列检测方法,包括分子生物学方法和血清学检测方法等。近年来,高分辨质谱分析技术的飞速发展,其驱动的多组学方法策略已经被广泛应用于各类传染性疾病的精准诊断、病原序列测定以及药物靶点发掘等研究。基于此,本文对新冠肺炎的发病机理、诊断方法、预防手段和治疗策略进行简要归纳总结,重点聚焦于基于质谱的组学技术在新型冠状病毒肺炎诊疗过程中的应用实践研究,包括分子诊断、病源机理解析和药物开发等,以期为COVID-19的诊疗和防控提供新的思路和方法借鉴。     

Toehold链置换辅助智能手机比色法特异性检测废水中新冠病毒靶标RNA

基于Toehold介导的链置换反应（TSDR）与DNA酶,构建了一个强特异性及低成本检测废水中SARS-CoV-2靶标RNA单碱基突变的比色生物传感器。SARS-CoV-2靶标RNA与双链DNA(dsDNA)引发TSDR,释放出完整的G-四链体序列并与氯化血红素（Hemin）结合,形成G-四链体/Hemin DNA酶,进而催化双氧水氧化3,3’,5,5’-四甲基联苯胺,使溶液呈蓝色。当SARS-CoV-2靶标RNA存在单碱基突变时,TSDR被抑制,导致裸眼观察到的溶液颜色与未突变异的靶标相比更浅。同时采用智能手机摄像头捕捉溶液的RGB值变化（ΔRGB）,对裸眼观察结果的准确性进行验证。在最优条件下,构建的比色生物传感器能够特异性识别单个碱基突变的SARS-CoV-2靶标RNA,具有用于废水中SARS-CoV-2变异毒株检测的潜力。     

荧光免疫夹心法分离及检测EV71病毒

基于免疫磁球分离技术,利用荧光免疫夹心法捕获,建立了一种新的EV71病毒的快速检测方法。用免疫磁球特异性捕获EV71病毒,然后用生物素化的抗体结合EV71病毒,再结合标有量子点的链霉亲和素(SA-QDs)形成复合物,采用荧光光谱法进行定量检测,C4亚型EV71病毒在2.6~7.5lg(TCID50/mL)的范围内线性关系良好(R2=0.9953),检测限为1.7lg(TCID50/mL)。该方法简便快速,灵敏度高。     

基于复方效应物质辨识和作用机制分析的中医药治疗新型冠状病毒肺炎的研究进展

中医药在新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的防治过程中发挥重要作用。本文旨在整理治疗COVID-19的经典方、通用方、有效方的临床研究进展,全面结合基于网络药理学、质谱分析技术及分子生物学技术的现代研究成果,系统梳理COVID-19治疗方的效应物质及作用机制,分析中医药治疗COVID-19的特点,以期为COVID-19特异性治疗药物研发提供理论基础和实验依据。     

一步法制备银溶胶用于临床嗜麦芽窄食单胞菌的表面增强拉曼光谱快速检测

该文利用一步法快速制备银溶胶,实现了基底的现用现制。对嗜麦芽窄食单胞菌进行表面增强拉曼散射(SERS)检测,得到18组拉曼特征峰的生物指纹谱图。方法能够检测到的最低菌悬液浓度为5×106菌落形成单位(CFU)/mL,重现性的相对标准偏差为6.8%~16%,满足生物医学领域定性分析的基本要求。采用该方法获得的阳性病人血液中的病原细菌细胞的拉曼信号与纯培养菌株接近,进一步证明这种快速(10 min)、简单、便携式和低成本的方法在临床诊断中具有广阔的应用前景。     

分离技术在新型冠状病毒研究和防疫检测中的应用

新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情的爆发给世界公共卫生安全带来前所未有的挑战。随着新型冠状病毒(SARS-CoV-2)相关研究的不断深入,众多分析检测技术相继被应用,推动了病毒检测、疫苗和创新疗法的研发,从而使疫情早日得到控制。分离技术作为生命科学、医学、药学领域的关键技术,操作简单,分离效率高,选择性强,在新型冠状病毒的分离、检测、诊疗及防疫中起到不可替代的作用。该文以SARS-CoV-2或COVID-19为关键词在ISI Web of Science中进行主题检索,归纳了2020年度新型冠状病毒相关的研究论文,简要介绍主要的研究方向,并对国际顶级学术期刊Nature, Science, Cell的论文发表情况进行了统计。通过检索影响因子较高的期刊,综述了新型冠状病毒研究中主要应用的分离技术,并从亲和色谱和尺寸排阻色谱、液相色谱、磁珠分离、离心、微纳分离以及电泳6个方面进行说明。综述统计了亲和色谱和尺寸排阻色谱纯化的病毒相关蛋白,并介绍了其在新型冠状病毒传播、感染机制以及药物筛选中的应用;介绍了液相色谱对病毒候选药物评估以及复杂基质中单一成分的鉴定;介绍了磁珠分离在细胞分离、核酸提取和免疫学检测中的应用;介绍了离心对病毒颗粒、细胞以及血清的分离;介绍了微纳分离结合其他技术以实现病毒蛋白的高灵敏检测;简要介绍了电泳在聚合酶链式反应(PCR)产物分析中的应用。该文综述了2020年度新型冠状病毒研究和防疫检测中分离技术的应用情况,分析了分离技术在新型冠状病毒检测中发挥的作用,旨在为从事分离研究的科研工作者提供一些参考。     

基于表面增强拉曼光谱技术的芥子气模拟剂快速检测方法研究

该文基于具有单分子水平高灵敏度和指纹图谱高分辨率的表面增强拉曼光谱(Surface enhanced Raman spectroscopy,SERS)技术,以2-氯乙基乙基硫醚(2-CEES)作为芥子气模拟剂,50 nm金纳米溶胶为SERS基底,系统开展了芥子气模拟剂的快速分析检测方法研究。研究结果表明,该方法对2-CEES的最低检出质量浓度为10μg/L,且在大型拉曼和便携拉曼仪器上均获得了稳定重复的结果,有望用于环境水体中芥子气的现场快速定性分析检测。     

抗病毒涂层

随着COVID-19在全世界范围内的大规模传播,对世界人民的身体健康造成了严重的损害,人们认识到病毒除了可以通过各种飞沫传播外,还会因人体接触到受污染的表面而传播。然而,作为常用的表面抗病毒手段,消毒剂存在不能持续灭活病毒的缺点,这不利于抑制各种传染性病毒的传播。因此,全球迫切需要保护日常物体表面免受病毒的污染,以消除各种呼吸道病毒(如新型冠状病毒SARS-CoV-2)的传播。从这个角度出发,设计开发出有效的抗病毒涂层是十分重要的。本文从不同类型的抗病毒涂层出发,针对新型冠状病毒,探讨了纳米材料抗病毒涂层和聚合物抗病毒涂层的工作机制、性能评价方法、加工技术、实际应用和研究进展,还提出了一些策略以设计出更有效的抗病毒涂层。尽管其中一些抗病毒涂层还在实验阶段,但其在抗病毒方面已表现出巨大的潜力。     

制备金纳米棒标记的免疫层析试纸条用于临床血清样本中心肌肌钙蛋白Ⅰ的快速检测

心肌肌钙蛋白Ⅰ(Cardiac troponin Ⅰ, cTnⅠ)是心肌损伤的生物标志物之一,快速检测其血清水平对急性心肌梗死(Acute myocardial infarction, AMI)的临床诊断至关重要。本研究以鼠抗cTnⅠ单克隆抗体(4T21cc-19C7cc, dAb)修饰的金纳米棒(Gold nanorod, GNR)为标记探针,采用双抗体夹心法制备侧流免疫层析试纸条(Lateral flow immunochromatographic test strip, LFITS),用于快速检测临床血清样本中的cTnⅠ。此GNR标记的LFITS(GNR-LFITS)具有可定量检测、灵敏度高和特异性强的优点,检测血清中cTnⅠ的线性范围为5～100 ng/mL,检出限(Limit of detection, LOD)为1.2 ng/mL,与其它蛋白的交叉反应值均小于5%。GNR-LFITS具有较高的实际应用能力,对临床血清样本中cTnⅠ的检测结果与商用酶联免疫(Enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)检测试剂盒具有良好的相关性(R     

利用表面增强拉曼光谱(SERS)技术快速检测水与尿液中舒芬太尼的研究

该文建立了基于表面增强拉曼光谱(SERS)技术检测水和尿液中舒芬太尼的方法。首先制备了银溶胶SERS基底并进行表征。随后通过理论计算和实验对比,对舒芬太尼的拉曼特征峰进行了归属。通过探索最佳实验条件,确定了促凝剂及其浓度。对水和人工尿液中的舒芬太尼进行了SERS检测,检出限分别为0.09μg/mL和1.55μg/mL。水和尿液中舒芬太尼的特征峰(1 004 cm~(-1))强度与舒芬太尼质量浓度在一定范围内呈线性关系,相关系数(r~2)分别为0.979和0.968。水和尿液中舒芬太尼的回收率分别为96.3%～107%和95.8%～106%,相对标准偏差分别为4.2%～4.7%和3.3%～5.2%。该方法具有快速、准确、无损、操作简便等优点,为水和尿液中舒芬太尼的快速检测打下了良好的基础。     

酶联免疫法检测海洋贝类中的荧蒽

分别以BSA和OVA为载体蛋白,利用活化酯法和混合酸酐法合成了荧蒽的免疫原和包被原,对新西兰大白兔进行免疫,制备出效价较高、特异性较好的荧蒽多克隆抗体。建立出一种检测贝类中荧蒽的间接竞争酶联免疫吸附方法(ic-ELISA),优化了包被原、一抗、二抗工作浓度,包被时间、抗原抗体反应时间及封闭液等实验检测条件。该方法特异性强,稳定性和灵敏度高,线性回归方程为y=19. 97x+15. 495 (R2=0. 99),线性范围为1～500 ng/mL,IC50为53 ng/mL,检出限为0. 94 ng/mL,回收率为81. 3%～102. 5%,RSD为2. 5%～8. 9%。将该法应用于实际贝类样品的检测,检测结果和HPLC相比,具有较好的相关性,该方法可用于实际样品中荧蒽的快速分析检测。     

微流控芯片中磁免疫荧光法检测新城疫病毒

建立了一种基于微流控芯片的磁免疫荧光方法,并用于新城疫病毒(NDV)的高灵敏检测。该方法基于抗原抗体免疫识别作用,采用免疫磁珠实现了对NDV的高效捕获和分离,并利用量子点的荧光作为检出信号,提高方法的灵敏度。在优化条件下,NDV的检测限为1ng/mL,线性范围为1～10ng/mL。利用免疫磁珠捕获分离病毒,可用于家禽肝脏、肺、粪便等实际样品中病毒的检测。该方法可以在1h内完成对NDV的检测,操作简单、特异性强,灵敏度高,重现性好。本文为NDV的检测提供了一种快速、准确的方法。