颠覆技术出现！60秒出结果！胶体金悬了

纽约 - 日本研究人员已经开发出一种利用一种在一些小型甲壳动物中发现的生物发光分子的一分钟新冠病毒检测方法，当这种分子与唾液样本中的SARS-CoV-2病毒刺突蛋白反应时，它会发光。

在《ACS Central Science》上发表的一篇文章中，研究人员发现，Cypridina荧光素在与野生型SARS-CoV-2刺突蛋白反应时会发光，但不会与唾液中发现的六种人类蛋白质反应。他们开发了一种生物发光测定法，可以在无需预处理的情况下在唾液中提供结果，并写道，该测定法可以作为对实验室基于RT-PCR的新冠病毒检测的快速和方便的补充。

日本国家先进工业科学技术研究所健康和医学研究所的高级研究员Ryo Nishihara通过电子邮件表示，他和他的同事开发的方法可以用来创建一种"混合和读取"的测试，这种测试可以在护理点使用商业上可用的手持式发光计。研究人员已经为其中一些技术申请了待审的专利，并计划与可能的合作公司接触，进行联合研究，这可能会导至商业化的测试。

荧光素底物在其相应的荧光酶酶存在下产生氧化发光反应。荧光酶被用作发光报告器，用于通过在反应过程中发出的光来检测基因表达、蛋白质和细胞，研究人员长期以来一直使用萤火虫荧光酶作为药物筛选的报告器。

虽然生物发光诊断测定通常需要进行基因改造，以将荧光酶基因纳入到测试中，但Nishihara的团队报告说，Cypridina荧光素底物会在SARS-CoV-2病毒存在的情况下反应，无需进行改造。

西原指出，Cypridina荧光素也对SARS-CoV-2 Omicron变体产生反应，但该反应的发光强度相对较低，因此需要开发适合检测该变体的荧光素。

他和他的同事们指出，先前的研究表明，海洋生物中发现的咪唑并吡唑酮型（IPT）荧光素可以对其他蛋白质和生物分子如人类α-1酸性糖蛋白、牛血清白蛋白和胰岛素产生发光反应。西原的团队在2020年发表在Bioconjugate Chemistry的一篇文章中报告，一种合成的Cypridina荧光素，被称为HuLumino1，可以被人血清中的血清白蛋白催化，但不能被其他测试的蛋白质催化，包括牛血清白蛋白。

在本月发表在ACS Central Science的文章中，该团队写道，“这一发现表明，基于目标蛋白自身的‘假荧光酶活性’的蛋白质检测可能成为蛋白质分析和不依赖于发光生物源的荧光酶的替代发光检测的新平台。”

因为先前的研究表明，IPT荧光素的发光反应需要一个疏水性口袋进行氧化反应，西原的团队假设他们可以通过找到一个适合插入SARS-CoV-2刺突蛋白疏水性口袋的荧光素来催化这样的反应。

该团队研究了36种IPT荧光素，发现只有来自Cypridina属甲壳动物的IPT荧光素在与SARS-CoV-2刺突蛋白的假荧光酶反应，或生物分子催化化学发光（BCL）中发光。

西原表示，Cypridina荧光素可能在被SARS相关冠状病毒刺突蛋白的独特结构催化时发光，该蛋白帮助病毒通过受体结合域进入人类细胞。这种反应产生的光可以使用商用发光读取仪器检测，但肉眼无法看到。

该团队还测试了类似的冠状病毒是否会催化Cypridina荧光酶的反应，并发现底物分子对SARS-CoV刺突蛋白有轻微的反应，但对MERS-CoV刺突蛋白没有反应。西原表示，该团队现在正在开发具有不同化学结构的荧光素类似物，这可能改善Cypridina荧光素的特异性，并区分SARS-CoV-2和SARS-CoV，但他补充说，研究人员还没有测试他们的方法对其他病毒，如流感和呼吸道合胞病毒的反应。

西原表示，研究团队希望将这项技术开发成用于日本和美国市场的诊断测试，但目前还不清楚他们还可以在哪里商业化这些测试。

荷兰埃因霍温理工大学的生物医学工程教授马尔滕·默克斯表示，ACS Central Science文章的作者似乎很好地证明了Cypridina荧光素对SARS-CoV-2病毒的反应具有良好的特异性，而且该检测比侧向流动或PCR检测产生可测量的发光更快。

默克斯也一直在开发使用生物发光蛋白的传染病检测方法，他与西原团队的研究无关。

他还表示，该文章很好地描述了SARS-CoV-2病毒刺突蛋白似乎具有催化荧光素底物发光反应的正确结构。

然而，他表示，这项测试的灵敏度不及他期望的商业测试，后者包括病毒扩增步骤。他说，一个好的ELISA（酶联免疫吸附试验）的灵敏度要高出三个数量级，他期望至少提高两个，如果不是三个数量级，才能生产出对疾病检测有用的商业测试。

"预见他们如何真正将灵敏度提高一个数量级以上并不容易，"他说。

虽然他说研究人员能够达到这样的灵敏度已经令人惊讶，但他认为，调整萤光素以提高其在刺突蛋白催化下的氧化效率将是困难的。

西原的团队发现，Cypridina萤光素对SARS-CoV-2刺突蛋白在10%的人类唾液以及缓冲液中产生发光反应，对刺突蛋白浓度在2.5 μg/mL到30 μg/mL范围内有线性反应。测试的检测限为缓冲液中的2.1 nM和唾液测试中的2.2 nM。该检测也可以在50%的人类唾液中检测到刺突蛋白，而没有观察到唾液成分的任何抑制。

西原表示，该检测的检测限值与具有刺突蛋白结合材料的检测相当，包括具有唾液酸和适配体链接的固定吸附剂的侧向流动检测。虽然他承认，一些侧向流动检测可以显示出比这个数量级低的LOD值，但他说，为刺突蛋白准备完全匹配的配对抗体既耗时又昂贵，而且基于抗体的侧向流动检测的结果接收时间更长，通常约16分钟。

西原认为，基于萤光素的刺突蛋白检测方法可能作为一种比现有的基于抗体的检测更便宜、更快的SARS-CoV-2测试方法。他说，估计商业套件的成本是困难的，但他的团队在测试中发现，每次测试的成本微乎其微——每次检测约为0.0012美元。