美開發(fā)可快速診斷肺結(jié)核的便攜納米設(shè)備

美國馬薩諸塞州總醫(yī)院(MGH)研究人員曾首個(gè)開發(fā)出癌癥診斷便攜設(shè)備，現(xiàn)在他們又在結(jié)核病和其他重要傳染病的快速診斷技術(shù)上取得了新的進(jìn)展。研究人員在《自然·通訊》和《自然·納米技術(shù)》分別發(fā)表研究成果，該設(shè)備融合了微流體技術(shù)和核磁共振(NMR)技術(shù)，不僅能診斷出這些重要的傳染病，還能確定是否存在耐抗生素菌株。

兩篇論文的共同高級(jí)作者、MGH主任醫(yī)師拉爾夫·惠斯勒博士表示，快速查明與傳染病有關(guān)的病原體并對(duì)耐藥性進(jìn)行測試，對(duì)于診斷疾病和決定是否要對(duì)患者使用抗生素非常重要。新方法僅需2至3個(gè)小時(shí)即可完成上述過程，這比動(dòng)輒需要兩周時(shí)間才能提供診斷結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)法有了很大的進(jìn)步。

MGH研究人員過去曾開發(fā)出能檢測血液(或非常小的組織樣本)中癌癥生物標(biāo)志的便攜設(shè)備。靶細(xì)胞或分子首先由磁性納米粒子進(jìn)行標(biāo)記，然后樣本通過一個(gè)微型NMR系統(tǒng)，其能檢測和量化靶標(biāo)的量值。但是，要將該系統(tǒng)用于細(xì)菌診斷時(shí)存在難以找到抗體的問題，在早期研究中，抗體常被用以準(zhǔn)確檢出特定細(xì)菌。于是，研究團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)向?qū)⑻囟ê怂嵝蛄凶鳛榘袠?biāo)。

在4月23日《自然·通訊》中描述的新設(shè)備，可在少量痰標(biāo)本中檢出結(jié)核病菌的DNA(脫氧核糖核酸)。DNA從樣品中提取后，使用標(biāo)準(zhǔn)程序?qū)Π袠?biāo)序列進(jìn)行擴(kuò)增，然后由含有互補(bǔ)核酸序列的聚合物小珠捕獲，并由磁性納米粒子(其序列可與靶標(biāo)DNA的其他部分進(jìn)行綁定)進(jìn)行標(biāo)記。將微型NMR線圈納入設(shè)備，即可檢出樣本中存在的任何結(jié)核病菌DNA。

對(duì)結(jié)核病患者和健康人群的對(duì)照樣本進(jìn)行的測試表明，該設(shè)備在不到3小時(shí)的時(shí)間內(nèi)檢出了所有的陽性樣本，誤報(bào)率為零。而現(xiàn)有的診斷程序則需數(shù)周時(shí)間，且漏報(bào)率高達(dá)40%。

研究人員在5月5日《自然·納米技術(shù)》上描述了一種類似的新技術(shù)。該系統(tǒng)將核糖體RNA(rRNA)作為納米粒子標(biāo)記的目標(biāo)。研究人員開發(fā)的普通核酸探針能檢測許多細(xì)菌種群共有的rRNA區(qū)域，開發(fā)的另一組探針則將13種臨床上常見的重要病原體的特定序列作為靶標(biāo)，這些病原體包括肺炎鏈球菌、大腸埃希氏菌和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)等。

該設(shè)備的靈敏度非常高，能檢出10毫升血液試樣中僅存的一兩個(gè)細(xì)菌，從而準(zhǔn)確地判斷出細(xì)菌載荷。對(duì)感染患者血液樣本的測試表明，系統(tǒng)在不到兩小時(shí)內(nèi)準(zhǔn)確地識(shí)別了特定的細(xì)菌種類，還發(fā)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)技術(shù)無法檢出的兩個(gè)細(xì)菌種類。

惠斯勒表示，基于磁相互作用檢測病原體是一種非常可靠的方法，其不用管樣品的質(zhì)量，這意味著在有限資源環(huán)境下的大范圍凈化措施將不再必要。而且，在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)就能檢測出細(xì)菌，這對(duì)控制結(jié)核病的擴(kuò)散具有至關(guān)重要的意義。