最新!新型纸基微流控可代替PCR快速检测疟疾病原体

疟疾是经蚊叮咬或者输入带疟原虫者的血液而感染疟原虫所引起的虫媒传染病, 是世界上导致疾病和死亡的重要原因之一,影响了全球90个国家的2.19亿人,仅2017年就造成435,000人死亡。

遏制疟疾传播的一个重要环节是在潜伏期人群中进行筛查诊断,这个问题只能通过广泛的现场测试来解决。 然而,目前的测试依赖于聚合酶链反应(PCR)过程,只能在实验室条件下进行,这使得它们不适合在资源匮乏的偏远地区使用。

由格拉斯哥大学的研究人员与上海交通大学和乌干达卫生部合作领导的研究小组开发了一种新的检测方法。 他们从折纸获得灵感,以此来制备待检测样本,应用于环介导等温扩增过程(LAMP),这种方式更为便携,更适合在野外使用。 纸基平台使用市售的打印机将防水蜡以特定的图案涂布于纸上,然后将其放在加热板上熔化,使蜡粘合固定在纸上。

取患者的指尖血液样本置于蜡形成的通道中,然后折叠纸张,将样品导入窄通道,通过之前的折叠,样品(包括疟原虫细胞)已经裂解, 随之进入三个小腔室,恒温扩增设备对其扩增进而测试样品中是否含有的恶性疟原虫(Plasmodium falciparum)的DNA。测试可以在不到50分钟的时间内完成。

用于样本液体流动控制的纸张折叠步骤。 箭头表示折叠方向。 图片来源:Niall Macdonald /都柏林城市大学

这篇论文题目为“在资源匮乏环境下使用纸基微流控法诊断疟疾”发表在美国国家科学院院刊上。 格拉斯哥大学工程学院的Jonathan Cooper教授是该论文的第一作者。他说:“我们与来自乌干达Mayuge和Apac地区的两所小学的志愿者一起测试了我们的方法。我们在严格的伦理批准下从67名学生那里采集到样本,使用光学显微镜技术进行现场检测,这是在资源匮乏环境下的金标准方法。另外也对比了商业化的快检法-侧向层析方法。

“我们还将现场收集到的样本带回格拉斯哥进行了PCR方法验证。”

“我们的新型检测方法在我们测试的样本中疟疾的检出率为98%。 明显比显微镜和侧向流动层析更灵敏,后两者的检出率仅为86%和83%。

“这是一个非常激动人心的结果,这表明我们纸基LAMP诊断可以帮助在目前缺乏可用诊断技术的地区使用,为疟疾感染提供更好,更快,更有效的检测。” 格拉斯哥大学工程学院的Julien Reboud博士在开发新诊断技术方面发挥了关键作用。

Reboud博士说:“在资源匮乏的环境下实施检测是非常具有挑战性的,因为在这种环境下无法获得传统诊断程序所需的制冷设备,特殊的实验室设备和培训,因此我们开发的诊断技术非常具有意义。这种新型的检测方式被证明是敏感和可靠的。

“根据去年发布的世界卫生组织报告,13个国家收到疟疾的影响,并且这一影响正在逐年扩大,新的诊断形式的出现对控制这一疾病显得尤为重要,希望我们开发的纸基恒温扩增方法可以得到更为广泛的应用。“

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