关于雅培五分钟新冠检测神器,你想了解的一切都在这里(一)

3月27日雅培(Abbott)研发的ID NOW COVID-19 test获得了美国FDA的紧急使用授权(emergency use authorization,EUA),这是目前最快速的COVID-19核酸检测试剂,阳性结果最快可在5分钟内获得,阴性结果可在13分钟内确认。

在美国总统川普的强势安利下,这款神器瞬间刷屏,有人认为这是美国高科技的象征;有人认为其灵敏度不如国产试剂盒,远称不上神器二字;有人认为它没有很好的control所以假阴性比例高;有人认为利用这款仪器月测500万是吹牛;有人分不清核酸检测和抗体检测,认为我国二月份就有5分钟检测试剂了。那么ID NOW到底怎么样?时隔两周关于它的介绍还是寥寥无几。本文将从ID NOW的历史、设备、试剂组成、操作流程、性能原理方面进行全面介绍。

ID NOW的前世今生

2000年Ionian公司成立,3年后该团队在PNAS发表了名为"Isothermal reactions for the amplification of oligonucleotides."的文章,首次介绍了缺口内切酶扩增技术。随后该技术被应用于甲型乙型流感(Influenza A&B),A族链球菌(Strep A),呼吸道合胞病毒(respiratory syncytial virus)的检测上。

2010年Alere收购Ionian公司,并于2014年在欧洲推出了Influenza A&B的商品化检测试剂。

2017年雅培收购Alere,并将该检测正式更名为ID NOW,作为雅培诊断部门快速诊断业务的一部分。

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一切的起源,2003年PNAS

ID NOW COVID-19的基本介绍:

检测样本:鼻拭子(Nasal Swab)、咽拭子(Throat Swab)和鼻咽拭子(Nasopharyngeal Swab)划重点!不是血!是测病毒RNA,不是测抗体!

检测平台:ID NOW平台,这个仪器只有一台烤面包机大小,重约3公斤,适用于进行POCT(Point-of-Care Testing,床旁检测或即时检测)。

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ID NOW检测平台


试剂盒内容:

扩增室:橙色部件,包含两个装有冻干试剂的密封反应管,用于靶向扩增SARS-CoV-2核酸和一个内参对照(internal control)。是设有内参对照的,但是具体怎样质控缺少细节

样品容器:蓝色部件,含2.5 mL洗脱/裂解缓冲液。ID NOW不需要专门的核酸提取步骤

转运装置:白色部件,用来从样品容器转移2 x 100μL样本到扩增室。

无菌拭子、阳性对照拭子、阴性对照拭子

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ID NOW 试剂盒成分

具体流程:

简单说就是将拭子在样品容器中(含有2.5 mL洗脱/裂解缓冲液)涮一涮,之后用转运装置吸取2 x 100μL加入到扩增室的PCR管中(仅含有冻干的试剂)进行扩增反应。整个过程不需要用到试管架和移液枪、且不需要专门的核酸提取步骤,这与real-time PCR是不同的(后续LOD的理解涉及这部分内容)。

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ID NOW 操作流程

检测原理:

设计引物利用缺口内切酶扩增技术(nicking endonuclease amplification reaction ,NEAR)技术特异性扩增RdRp片段的一部分(具体是哪段缺乏细节),扩增倍数可达108-1010,利用荧光标记的分子信标特异性地识别每个扩增的RNA靶标,ID NOW平台监测荧光信号的积聚,达到阈值即显示为阳性,未达到则为阴性。

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扩增子靶点在新冠状病毒基因组上的相对位置,GenBank NC_004718


NEAR的原理

由于COVID-19技术原理的细节还没有披露,这里以同样为RNA病毒的流感病毒检测为例:

NEAR反应体系包括:2个引物、3个酶(逆转录酶、DNA聚合酶以及nicking核酸内切酶)、荧光标记分子信标。

具体是哪种酶呢?2009年的US2009/0017453A1专利中是这样描述的,聚合酶从以下聚合酶中挑选一种或几种:Bst(大片段)、9oN、VentR(exo-)DNA聚合酶、Therminator和TherminatorⅡ。nicking核酸内切酶从以下挑选一种或几种:Nt.BspQⅠ、Nb.BbvCi、Nb.BbsmⅠ、Nb.BbsrDⅠ、Nb.BtsⅠ、Nt.AlwⅠ、Nt.BbvCⅠ、Nt.BstNBⅠ、Nt.CvipⅡ、Nb.Bpu10Ⅰ和Nt.Bpu10Ⅰ。

具体到流感病毒的检测,没有细节详细说是哪种,但是根据酶切位点在NNNN之后,推测是Nt.BstNBⅠ,因为它的酶切位点也是4个N之后。

NEAR的原理简单概括就是

首先利用逆转录酶以RNA单链为模板合成DNA单链,正向引物和反向引物分别与模板结合延伸并在nicking内切酶的作用下形成正向引物和反向引物框定的正向引物+X+Y+反向引物的NEAR扩增二聚体。之后以此为模板,每轮由nicking内切酶在单链上切开缺口,DNA聚合酶侵入延伸形成新的双链,如此往复(B3a)。而切下的单链XY或X'Y'模板也可以与新的引物结合在DNA聚合酶作用下延伸,进入切口延伸的循环(B4a)在不断的延伸、切除、延伸循环中实现XY和X'Y'模板的指数级扩增。

1、NEAR扩增二聚体的形成

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NEAR扩增二聚体的形成


2、产物指数扩增:

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在延伸、切除、延伸循环中,产物指数扩增


以上就是有关ID NOW COVID-19 test的介绍。第二部分将就围绕ID NOW的一些争议进行讨论。

参考文献:

1. Isothermal reactions for the amplification of oligonucleotides. PNAS, 2003

2. Evaluation of Alere i Influenza A&B for Rapid Detection of Influenza Viruses A and B. JCM,2014

3. Amplification litigation. Clinical Omics,2019

4. Nicking and extension amplification reaction for the exponential amplification of nucleic acids. US20090017453A1, 2009

5. www.abbott.com


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