研究人員創(chuàng)造了一種低成本、高度自動(dòng)化的設(shè)備——“基因微實(shí)驗(yàn)室”

在新冠疫情肆虐期間，傳染病專(zhuān)家和一線醫(yī)務(wù)工作者都一直在尋求對(duì)該病毒進(jìn)行更快、更廉價(jià)和更可靠的檢測(cè)方式。就在近日，美國(guó)斯坦福大學(xué)（Stanford University）的研究人員創(chuàng)造了一種低成本、高度自動(dòng)化的設(shè)備——“基因微實(shí)驗(yàn)室”，可以在短短半小時(shí)內(nèi)就得到結(jié)果。

據(jù)悉，該發(fā)明利用了所謂的“芯片實(shí)驗(yàn)室”技術(shù)（Lab-on-a-chip）和被稱(chēng)為CRISPR的尖端基因編輯技術(shù)。研究參與者、斯坦福大學(xué)機(jī)械工程教授Juan G.Santiago解釋稱(chēng)，“微實(shí)驗(yàn)室實(shí)際上是一種只有信用卡一半大小的微流控芯片，包含了一個(gè)比人類(lèi)頭發(fā)寬度還小的復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)通道?！?/p>

所謂芯片實(shí)驗(yàn)室（Lab-on-a-chip）技術(shù)是指把生物和化學(xué)等領(lǐng)域中所涉及的樣品制備、生物與化學(xué)反應(yīng)、分離檢測(cè)等基本操作單位，集成或基本集成在一塊幾平方厘米的芯片上，用以完成不同的生物或化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，并對(duì)其產(chǎn)物進(jìn)行分析的一種技術(shù)。而CRISPR基因編輯技術(shù)，自問(wèn)世以來(lái)就被譽(yù)為“上帝的手術(shù)刀”，可以精確定位并切斷DNA上的基因位點(diǎn)，關(guān)閉某個(gè)基因或引入新的基因片段，讓失去希望的病人重獲治愈的可能。

該研究論文于11月4日被發(fā)表在了《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（Proceedings of The National Academy of Sciences）上。該研究的第一作者Ashwin Ramachandran指出：“我們的測(cè)試可以相對(duì)快速地識(shí)別活性感染，且成本較低。它也不像許多測(cè)試那樣依賴(lài)抗體，而且只證明某人是否患有此病，而不是他們目前是否受到感染?！?/p>

這種微實(shí)驗(yàn)室測(cè)試?yán)昧诉@樣一個(gè)事實(shí)：像SARS-COV-2這樣的冠狀病毒，無(wú)論走到哪里都會(huì)以RNA鏈的形式留下微小的基因指紋。如果在拭子樣本中存在冠狀病毒的RNA，則樣本采集者即被感染。

研究人員還指出，在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，電場(chǎng)也起著至關(guān)重要的作用，它可以幫助集中所有重要成分（目標(biāo)DNA、CRISPR酶和熒光探針）集中到一個(gè)比人類(lèi)頭發(fā)寬度還小的空間里，大大增加了它們相互作用的機(jī)會(huì)。

“我們的芯片是獨(dú)一無(wú)二的，它利用電場(chǎng)從樣本中純化核酸，并加速化學(xué)反應(yīng)，讓我們知道它們的存在?！盨antiago表示。

據(jù)了解，該團(tuán)隊(duì)僅用了大約5000美元的預(yù)算就制造出了這款設(shè)備。目前，DNA擴(kuò)增步驟必須在芯片之外進(jìn)行，但Santiago預(yù)計(jì)，在幾個(gè)月內(nèi)，他的實(shí)驗(yàn)室將把所有步驟整合到一個(gè)芯片中，并稱(chēng)其芯片的優(yōu)勢(shì)在于測(cè)試時(shí)間短（30分鐘）、成本低。

研究人員還說(shuō)稱(chēng)，他們的技術(shù)不僅可以用于檢測(cè)新冠病毒，還可以用于檢測(cè)其他有害微生物的存在，比如食物或水樣中的大腸桿菌，或者血液中的結(jié)核病和其他疾病。

“如果我們想檢測(cè)一種不同的疾病，我們只需在電腦上設(shè)計(jì)合適的核酸序列，然后通過(guò)電子郵件將其發(fā)送給合成RNA的商業(yè)制造商。待他們寄回一小瓶這種分子，就可以完全重新配置對(duì)一種新疾病的檢測(cè)?！盧amachandran說(shuō)。

據(jù)了解，斯坦福大學(xué)的研究人員正在與福特汽車(chē)公司合作，以進(jìn)一步整合這些步驟，并將他們的原型開(kāi)發(fā)成可銷(xiāo)售的產(chǎn)品。

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