科学家开发新的DNA传感器 可快速确定病毒是否具有传染性

导读：一种新的传感器不仅可以检测到病毒是否存在，而且可以检测到它是否具有传染性--这对控制病毒传播是一个重要的区别。

据外媒报道，一种新的传感器不仅可以检测到病毒是否存在，而且可以检测到它是否具有传染性--这对控制病毒传播是一个重要的区别。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员和合作者开发了这种传感器，它整合了特别设计的DNA片段和纳米孔传感技术，可以在几分钟内瞄准并检测传染性病毒，而无需预先处理样本。他们用两种引起全球感染的关键病毒证明了该传感器的能力：人体腺病毒和引起COVID-19的病毒。

化学荣誉教授Yi Lu和土木与环境工程教授Benito Marinas与伊利诺伊大学芝加哥分校教授Lijun Rong、阿根廷拉普拉塔国立大学教授Omar Azzaroni和德国GSI亥姆霍兹重离子研究中心的María Eugenia Toimil-Molares共同领导这项工作。他们在《科学进展》杂志上报告了他们的发现。

该研究的第一作者Ana Peinetti说：“感染性状态是非常重要的信息，它可以告诉我们病人是否具有传染性或环境消毒方法是否有效。”她现在在阿根廷的布宜诺斯艾利斯大学领导一个研究小组。“我们的传感器结合了两个关键部分：高度特异性的DNA分子和高度敏感的纳米孔技术。我们开发了这些高特异性的DNA分子，命名为适配体，不仅能识别病毒，还能区分病毒的感染性状态。”

作为病毒检测的"黄金标准"，PCR测试可以检测病毒的遗传物质，但不能区分样本是否具有传染性，也不能确定一个人是否具有传染性。研究人员说，这可能使追踪和遏制病毒爆发变得更加困难。

“对于引起COVID-19的病毒，已经证明病毒RNA的水平与病毒的感染性有最小的关联。”Lu说：“在一个人被感染的早期阶段，病毒RNA很低，难以检测，但这个人具有高度传染性。当一个人康复且不具有传染性时，病毒RNA水平可能非常高。抗原检测也遵循类似的模式，尽管比病毒RNA还要晚。因此，病毒RNA和抗原检测在告知一个病毒是否具有传染性方面都很差。它可能导致治疗或隔离的延迟，或过早释放那些可能仍有传染性的人。”

检测传染性病毒的测试，称为空斑实验，是存在的，但需要特殊的准备和数天的培养才能得出结果。研究人员报告说，新的传感方法可以在30分钟至两小时内得出结果，而且由于它不需要对样本进行预处理，它可以用于不会在实验室中生长的病毒。

Marinas说，能够区分传染性病毒和非传染性病毒，并从可能含有其他污染物的未经处理的样本中检测出少量的病毒，这不仅对快速诊断处于感染早期的病人或治疗后仍有传染性的病人很重要，而且对环境监测也很重要。

Marinas说：“我们选择人体腺病毒来展示我们的传感器，因为它是美国和全世界关注的一种新兴水传播病毒病原体。在水消毒剂使之不具传染性的病毒以及废水和受污染的自然水域中其他潜在的干扰背景物质存在的情况下，检测传染性腺病毒的能力提供了一种前所未有的新方法。我们看到这种技术在为环境和公共健康提供更有力的保护方面的潜力。”

研究人员说，这种传感技术可以应用于其他病毒，通过调整DNA来针对不同的病原体。传感器中使用的DNA适配体可以用广泛可用的DNA合成器轻易地生产出来，类似于为PCR测试生产的RNA探针。研究人员表示，纳米孔传感器也可以在市场上买到，从而使这种传感技术可以随时扩展。

研究人员正在努力进一步提高传感器的灵敏度和选择性，并将他们的DNA适配体与其他检测方法相结合，如变色滴管或与智能手机配合的传感器，以消除对特殊设备的需求。研究人员说，由于能够区分非感染性病毒和感染性病毒，他们希望他们的技术也能帮助理解感染的机制。

Marinas说：“此外，核酸适配体技术可以进一步发展为多通道平台，用于检测其他新出现的公共和环境健康问题的水传播病毒病原体，如诺如病毒和肠道病毒，或检测导致COVID-19的病毒变种。”