(人民日报健康客户端记者 曹宇悦 张瀚允)“基孔肯雅热病毒的检测分为样本处理和核酸扩增两个部分。在核酸扩增环节,我们已经做到了世界最快!”8月16日,人民日报健康客户端记者从广州实验室徐强教授处获悉,我国基孔肯雅热检测迎来重大突破。

徐强教授介绍,依托团队研发的超快速qPCR技术,广州实验室基孔肯雅热病毒的血清样本提取仅需15分钟,核酸扩增更是缩短至12分钟,全流程检测时间压缩至30分钟,较传统3~5小时的检测时长实现了指数级飞跃,开启了基孔肯雅热检测“极速模式”。

基孔肯雅热病毒检测开启“极速模式”

广州实验室徐强教授 受访者供图

用“爆炒”取代“慢炖”,让核酸扩增提速

超快速qPCR技术为何能让核酸扩增大幅度提速?这要从核酸检测的原理谈起。徐强介绍,“核酸检测的速度和升降温控制密切相关。”升温能使DNA双链分离为两条单链,低温时两条单链又可分别形成双链。因此,一次升降温循环可使DNA数量翻倍。即便初始样本中只有一条病毒DNA,经过40次高低温循环后,样本中的DNA数量也能扩增至2的40次方,可以实现精准检测。

“超快速qPCR技术可以通俗地理解为用‘爆炒’取代了之前的‘慢炖’,实现了温度的快速升降和精准控制。传统技术的升降温速度基本是每秒1摄氏度,而超快速qPCR技术能达到每秒50甚至100摄氏度,因此能将原本需要两个小时的核酸检测时间缩短到5~10分钟。未来还可以进一步优化,将时间缩短到5分钟以内。”徐强说。

徐强表示,快速升降温的实现依靠四层技术支撑。首先,是物理层面热传导的优化,获取最佳物性参数;其次,通过材料基因组找到与这些物理参数最匹配的材料;再次,借助高速电路实现精准控制,确保快速升降温的同时,温度不会超过临界点;最后,运用人工智能算法实现自适应控制,在低成本条件下保证高性能。

超快速qPCR技术首次应用于防疫“前线”

“超快速qPCR技术的研发始于新冠疫情期间,于2024年完成开发,今年应对基孔肯雅热疫情时,该技术首次被应用于防疫‘前线’,实现‘首战告捷’,取得了良好效果。”徐强介绍,广州实验室在钟南山院士的领导下,携手广东省疾控、广州医科大学附属第八医院和超快生物、生凌生物等企业,联合打造基孔肯雅热检测盒,并与美基生物核酸提取试剂盒协同作业,成功构建起全流程超快速检测体系。

“目前,该方案已在广东省疾病预防控制中心、广州八院等多家权威机构完成近千例样本验证,并与第三方试剂进行同步对比,已具备正式推广应用条件。在成本方面,研发时遵循钟南山院士‘效优价廉’的理念,通过优化耗材方案,使耗材价格与现有核酸检测耗材相当。”徐强说。

徐强表示,超快速qPCR技术对疫情防控意义重大,能有效提高防疫机构的响应速度。比如在火车站、飞机场等交通枢纽对相关人群进行筛查时,可将检测时间缩短至30分钟以内,基本不影响旅客正常出行。“超快速qPCR技术是检测DNA,因此可用于检测一切微生物,包括病毒细菌。除了人类的病毒感染,还可应用于检测非洲猪瘟、鸡瘟等动物疫病,植物疫病以及水产、乳制品等食品的安全性。”

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