NIRVANA：可诊断COVID-19并追踪变种的快速/便携的新检测方法

据外媒报道，使用新冠病毒筛查检测的临床医生不仅可以用一种便携式设备在几分钟内诊断出COVID-19，还可以同时检测其他病毒，如流感--这可能被误认为是新冠病毒。同时，他们还可以对病毒进行测序，为COVID-19突变和变异的传播提供有价值的信息。2021年3月31日，一个由多个机构的科学家组成的研究团队在《医学》杂志上在线描述了这种被称为NIRVANA的新检测。

“这是一种病毒检测和监测方法，不需要像其他方法那样使用昂贵的基础设施，”研究共同通讯作者、Salk基因表达实验室教授Juan Carlos Izpisua Belmonte说。“我们可以用一个便携式检测来完成别人用两三个不同的检测方法、用不同的机器来做的同样的事情。”

在世界各地，已经有超过1亿人感染了SARS-CoV-2，即导致COVID-19的病毒。迄今为止，已有超50万美国人死于COVID-19，数量惊人。对人群进行检测是阻止病毒传播的关键。此外，跟踪新的SARS-CoV-2变异体的传播至关重要--其中一些变异体可能对治疗或疫苗有不同的反应。

目前确定鼻拭子是否对COVID-19呈阳性的标准方法是进行聚合酶链式反应（PCR）检测，以检测SARS-CoV-2病毒的遗传物质。然而，如果样本是阴性的，患者和临床医生就得不到任何可能导致新冠病毒样症状的信息--除非他们使用不同的拭子样本，对其他病毒进行单独的PCR检测。而如果样本对SARS-CoV-2呈阳性，他们也无法得知患者感染了哪种COVID-19变种，除非运行另一组测试；这些测试需要一台大型且昂贵的下一代基因测序机。

去年夏天，沙特阿卜杜拉国王科技大学生物科学副教授李默正在思考如何将他在基因工程和纳米孔测序方面的专业知识用于对抗COVID-19大流行。李默此前在Izpisua Belmonte实验室担任了6年的Salk博士后研究员，他想知道一种名为等温重组酶聚合酶扩增（RPA）的基因检测方法与实时纳米孔测序相结合，是否会比目前的COVID-19检测方法更有用，而且更快、更便宜、更便携。他与Izpisua Belmonte合作来寻找答案。

与PCR不同的是，PCR通过较低和较高的温度循环来分离DNA链并复制它们，RPA使用蛋白质在短短20分钟内完成同样的事情，而不是温度变化。该技术让研究人员可以复制更长的DNA片段，并同时探测多个基因。

“我们很快意识到，我们不仅可以利用这种技术来检测SARS-CoV-2，还可以同时检测其他病毒，”李默说。

在新论文中，李默和Izpisua Belmonte描述了一种小型的便携式设备，它可以使用RPA检测法同时筛选96个样本。他们将该方法称为NIRVANA，用于“等温快速病毒扩增的纳米孔测序，用于近实时分析”。

科学家们设计的NIRVANA可以同时检测COVID-19、A型流感、人体腺病毒和非SARS-CoV-2冠状病毒的样本。研究人员报告说，在短短15分钟内，设备就开始报告阳性和阴性结果。而在三个小时内，该设备就会最终确定所有96个样本的结果--包括SARS-CoV-2的五个区域的序列，这些区域特别容易积累突变，导致新的变异，比如英国发现的B.1.1.7变异。

李默和Izpisua Belmonte对10个已知SARS-CoV-2阳性的样本、60个未知SARS-CoV-2状态的样本以及藏有SARS-COV-2病毒的城市废水样本等进行了NIRVANA检测。在所有情况下，该检测都能正确识别出哪些病毒存在。测序数据还使他们能够缩小阳性样品中SARS-CoV-2的来源范围；例如区分来自中国和欧洲的菌株。

“这种检测的设计真的很灵活，所以它不仅仅局限于我们展示的例子，”李默说。“我们可以很容易地调整它来处理另一种病原体，甚至是一些新出现的东西。”