图像:一种新的传感器可以区分传染性病毒和非传染性病毒，这要归功于选择性的DNA片段和敏感的纳米孔技术。
图片由Ana peinetti提供
一种新的传感器不仅可以检测病毒是否存在，还可以检测它是否具有传染性——这是遏制病毒传播的一个重要区别。
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员和合作者开发了这种传感器，它集成了特别设计的DNA片段和纳米孔传感，在不需要对样品进行预处理的情况下，在几分钟内锁定并检测传染性病毒。他们用两种导致全球感染的关键病毒——人类腺病毒和导致COVID-19的病毒——展示了传感器的能力。
化学名誉教授陆毅和土木与环境工程教授贝尼托·马里纳斯与伊利诺伊大学芝加哥分校教授荣立军共同领导了这项工作;阿根廷拉普拉塔国立大学的Omar Azzaroni教授;以及María Eugenia Toimil-Molares，来自德国GSI亥姆霍兹重离子研究中心。他们将研究结果发表在《科学进展》杂志上。
该研究的第一作者安娜·佩内蒂(Ana peinetti)说:“传染性状态是非常重要的信息，它可以告诉我们患者是否具有传染性，或者环境消毒方法是否有效。”她在伊利诺伊州做博士后研究员时进行了这项研究。她现在领导着阿根廷布宜诺斯艾利斯大学的一个研究小组。“我们的传感器结合了两个关键组件:高度特异性的DNA分子和高度敏感的纳米孔技术。我们开发了这些高度特异性的DNA分子，命名为适配体，它不仅可以识别病毒，还可以区分病毒的感染状态。”
作为病毒检测的“黄金标准”，pCR检测可以检测病毒遗传物质，但不能区分样本是否具有传染性或判断一个人是否具有传染性。这使得追踪和控制病毒爆发变得更加困难，研究人员说。
“对于导致COVID-19的病毒，研究表明，病毒RNA水平与病毒的传染性相关性很小。在一个人感染的早期阶段，病毒RNA含量低，很难检测，但这个人的传染性很强。”“当一个人康复且无传染性时，病毒RNA水平可能非常高。抗原测试遵循类似的模式，尽管比病毒RNA测试更晚。因此，病毒RNA和抗原检测在判断病毒是否具有传染性方面都很差。这可能会导致延迟治疗或隔离，或过早释放那些可能仍有传染性的人。”
检测传染性病毒的试验称为空斑试验，虽然存在，但需要特殊的准备和几天的孵育才能得出结果。研究人员报告说，这种新的传感方法可以在30分钟到2小时内得出结果，而且由于它不需要对样本进行预处理，因此它可以用于不会在实验室中生长的病毒。
能够区分传染性和非传染性的病毒和探测到少量的未经处理的样品可能包含其他污染物不仅是重要的快速诊断的患者在感染的早期阶段或治疗后仍有传染性,但是对于环境监测,码头说。
马里纳斯说:“我们选择人类腺病毒来展示我们的传感器，因为它是一种新兴的水传播病毒病原体，在美国和全世界引起关注。”“在水消毒剂使病毒变得非传染性的情况下，检测传染性腺病毒的能力，以及废水和受污染的自然水中其他可能干扰的背景物质，提供了一种前所未有的新方法。我们认为这种技术有潜力为环境和公众健康提供更有力的保护。”
研究人员说，这种传感技术可以应用于其他病毒，通过调整DNA来针对不同的病原体。与用于pCR检测的RNA探针类似，传感器中使用的DNA适配体可以通过广泛使用的DNA合成器轻易地生产出来。现在是德克萨斯大学奥斯汀分校教授的Lu说，纳米孔传感器也可以商用，这使得传感技术易于扩展。
研究人员正在努力进一步提高传感器的灵敏度和选择性，并将它们的DNA适配体与其他检测方法集成，如变色试纸或智能手机上的传感器，以消除对特殊设备的需要。有了区分非传染性病毒和传染性病毒的能力，研究人员表示，他们希望他们的技术也能帮助理解感染机制。
马里纳斯说:“此外，适配体技术可以进一步发展成多通道平台，用于检测其他引起公众和环境健康问题的新出现的水传播病毒病原体，如诺如病毒和肠道病毒，或导致COVID-19的病毒变体。”
原文检索：
“Direct detection of human adenovirus and SARS-CoV-2 with ability to inform infectivity using a DNA aptamer-nanopore sensor”
10.1126 / sciadv.abh2848