超灵敏、快速诊断比金标准检测更早检测出埃博拉病毒

杜克大学的一个跨学科科学家团队开发了一种高度敏感和快速诊断埃博拉病毒(EBOV)感染的检测方法。在感染了埃博拉病毒的猴子身上，这种被称为D4-assay的诊断方法被证明比目前批准的快速诊断测试的灵敏度高1000倍，并且能够比金标准聚合酶链反应(PCR)测试提前一天检测到病毒。

这项工作，它出现在科学转化医学4月7日，由Duke University的生物医学工程师，分子生物学家和免疫学家完成，以及加尔维斯顿德克萨斯州德克萨斯州医疗分公司和加尔维斯顿国家实验室。

埃博拉病毒病毒2014年初，疫情在西非几内亚、利比里亚和塞拉利昂人口稠密的首都城市蔓延，并在全球声名狼藉。到2016年正式宣布大流行结束时，已有逾2.8万人感染，逾1.13万人死于病毒。

截至2021年3月，刚果民主共和国有两种正在进行的埃博拉爆发，导致超过2,200人死亡，几内亚在2月出现的案件出现后宣布了埃博拉病毒疾病（EVD）的新爆发。

早期治疗和接触赛埃博拉病毒病的追踪是批评的两个原因：首先，一旦开始显示症状，患者患者高度传染性早期诊断通过使接触跟踪和患者隔离更容易，可以帮助遏制EVD的传播。其次，如果留下未经处理或治疗后，EVD的死亡率可以高达90％，但可以减少到大约10％单克隆抗体如果患者在感染早期治疗。

目前用于检测埃博拉病毒的金标准是逆转录酶聚合酶链反应（RT-PCR）试验，其鉴定和放大病毒RNA。虽然RT-PCR已被证明是敏感的并且能够比当前替代品更早地诊断福音感染，但难以在EVD爆发经常发起的遥控器中实施。

RT-PCR测试设计的最新进展使未经培训的技术人员更容易使用平台并降低对昂贵设备的需求。但是，每次测试22.50美元，平台价格昂贵，因为它是基于实验室的，可能会慢。在一些研究中，确认该领域诊断所需的中位时间是6天，在处理高度传染性病毒时使其成为次优工具。

目前的诊断选择是横向流动试验，它可以检测在感染过程中出现的抗体或抗原。这些检测更便宜，使用方便，通常在30分钟内就能得出结果，但代价是灵敏度大大降低，因此检测错过早期感染的可能性更大。

为了帮助解决这两种测试的缺点，公爵团队适应了D4测定，以前由Ahsutosh Chilkoti实验室开发的超细管，诊断，快速准确地检测分泌的糖蛋白（SGP），由此产生的生物标志物埃博拉病毒在感染的早期阶段。

除了Chilkoti，Alan L. Kaganov卓越的生物医学工程教授，该团队包括Cassio Fontes，前研究生，现在是Chilkoti Lab，Michael Gunn，MD，医学教授，医学和免疫学教授以及芭芭拉唇部的高级研究科学家是Duke University医学院医学助理教授。

“先前的研究表明，埃博拉病毒在感染早期的高水平产生分泌的糖蛋白，以充当诱饵，并分散免疫系统，而病毒重复并结合宿主细胞，”Fontes表示。“我们认为如果我们能够发现，我们可以帮助促进早期的诊断，遏制和治疗在埃博拉疫情。”

然而，针对SGP的抗体不可用，所以唇部Lab的抗体工程专家，创造了与SGP结合的大型抗体库，并筛选抗体最强烈的抗体。

然后，两种实验室一起工作以鉴定为D4平台提供最大敏感性的捕获检测抗体对。

埃博拉D4试验是通过喷墨打印这两种针对分泌糖蛋白的抗体到玻片上:检测抗体，用荧光标记，捕获抗体，准备与目标抗原结合。当一滴血或咽拭子或鼻拭子放在载玻片上时，检测抗体从阵列分离并与样本中的目标结合。这些抗体-生物标记复合物附着在载玻片上的捕获抗体上，发光表示捕获。

为了进一步提高灵敏度，D4测定印在由Chilkoti实验室开发的隐形聚合物刷涂上，这防止非靶蛋白附着在滑动表面上。这消除了芯片上的任何“背景噪声”，使得更容易检测到靶蛋白的极低水平，这使得D4测定非常敏感。

与此同时，Chilkoti实验室还开发了一种廉价但高灵敏度的手持检测器——d4scoped——来读取D4分析结果。

“我的实验室的研究生Jason Liu工作开发了D4Scope，这是一种低成本，电池供电，紧凑，宽的荧光读卡器，可以通过高灵敏度的微阵列斑点进行图像，”Chilkoti说。“它是专门使用现成部件设计的，因此如果读者在该领域损坏，则可以很容易地更换部件。”

为了测试他们的平台，该团队在加尔维斯顿的德克萨斯大学医疗分支机构合作，在那里他们表明D4测定可以在比RT-PCR预先检测非人类原始化物中的EBOV。

“我们已经将横向流动测定放到羞耻，敏感性明智的情况下，”字体说。“这很令人兴奋，因为通过了解这种病毒的生物学，我们已经表明，可能存在一个目标来寻找像D4这样的免疫测定可以优于PCR。它真的打破了新的地面。”

随着团队向前发展，他们的目标是继续改进他们的平台，目标是从60分钟到30分钟的时间缩短时间。使用分子演化进行实验，以增加捕获和检测的敏感性抗体。

它们还改善了平台的设计，使其成为一个完全独立的测试。这意味着用户只需要将一滴血液添加到流电池的一个端口和缓冲液中的第二端口，以在重力流下运行测试。当处理潜在危险的流体时，这些变化也将允许改善生物密封和生物安全性。

一旦进行了这些变化，团队希望能够协调该领域的临床实验。

“我认为这是一个巨大的机会，真正改变埃博拉尔检测作品的方式，”Gunn说。

“在控制疫情时，关键是要确定感染者，并能够非常迅速地追踪他们的接触者，我们希望这一点测试会允许你这么做。”葛恩说。“有了这种简单快速的检测方法，你也可以快速筛查有感染埃博拉风险的人。这似乎很简单，但从宏观上看，可能代表着疫情爆发和大流行的区别。”

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