在全球范围内提高(gāo)病毒(dú)诊断和监测检测能力是流行(háng)病(bìng)预防的(de)关键。核酸扩增检测(NAATs)相比抗原抗体检测具有更优的灵敏度、特异(yì)性和快(kuài)速部署能力。然(rán)而(ér),当前基于NAAT的自动化检(jiǎn)测平台无法灵活实(shí)现集成的(de)液体处理、分析(xī)和自动反馈流程,并且它们的(de)设备笨重、昂贵、试剂(jì)损耗大,需要(yào)繁琐的安装和维护(hù)要求,因(yīn)此限(xiàn)制了其(qí)检测(cè)能力。
近日,来自加州大学洛杉(shān)矶分校(UCLA)的研究团队(duì)在《Nature》期刊上发表题为“Ferrobotic swarms enable accessible and adaptable automated viral testing”的文章。该研究开发了一种基于NAAT的(de)自动(dòng)化(huà)检测(cè)平台,可(kě)以在灵活的工作流程中以并行方式执行(háng)可编程的液体处理(lǐ)和生物(wù)分(fèn)析操作。
该(gāi)平台使用一群毫米级大(dà)小的磁铁作为执行机器人(rén)(“铁磁机(jī)器人(rén)”),它们可以精确操控磁性样品液滴,并在核酸扩增检测的基础上高(gāo)保(bǎo)真地提供灵活的工作流程。该平台将流(liú)体设备(bèi)、硬件和软件集成在(zài)一(yī)块手掌大小的(de)印刷电路(lù)基板(PCB)上,可(kě)同时对16个(gè)样本(běn)进行检测。通过对PCB进行编程(chéng)后能够以(yǐ)全(quán)自动化的方式完成包括样本输运、分液、混合(hé)、逆转录循环介导(dǎo)等温扩(kuò)增(RT-LAMP)和比(bǐ)色法光(guāng)电检测在内的全部流程(chéng)。此外,为了最大限度地(dì)提高筛查效率(lǜ),研(yán)究人(rén)员建立(lì)了基于患病(bìng)率的自(zì)适应检(jiǎn)测算(suàn)法(fǎ)。该(gāi)算法可以确(què)定最佳的检测模式,并根据方形矩阵集合(hé)方案操作(zuò)检测流程,避免了过于繁琐的(de)样本处理程序。随后,研究人(rén)员使用(yòng)病毒样本对(duì)该平台(tái)的检(jiǎn)测性能进行测试,并与RT-PCR检测(金标准)进行比(bǐ)较,结果显示该(gāi)平台的检测灵敏度为98%,特异性(xìng)为100%。
该研究开(kāi)发的自动化病毒检测平台可以显(xiǎn)著提高检测速度(dù)和通量,同时仪器和试剂(jì)成本的降低使得该平台的大规(guī)模生产(chǎn)以(yǐ)及(jí)快速部署成为可能,扩大了流行(háng)病预防的(de)检(jiǎn)测能力,为更好地(dì)应对未来的大流行病做好准备。