古DNA檢測技術(shù)在抗擊新冠中的特殊作用！一位考古學(xué)者的抗疫之路

新冠疫情襲來，檢測和隔離病患，成了避免病毒傳播的重要一環(huán)。在很長時間中，因為檢測流程中的各種“不到位”，核酸檢測假陰性的情況十分普遍，給疫情防控帶來了巨大挑戰(zhàn)。

作為一名湖北人，復(fù)旦大學(xué)科技考古學(xué)院文少卿博士怎么也想不到，自己會和新冠病毒擦肩而過，也沒有想到分子考古學(xué)技術(shù)能夠在抗擊疫情中發(fā)揮作用。

在爭分奪秒的戰(zhàn)”疫”期間，文少卿的研究團(tuán)隊成功利用古DNA檢測的探針捕獲技術(shù)，大大提高了新冠病毒的捕獲率，同時也準(zhǔn)確獲取每個感染者體內(nèi)新冠病毒的全部基因序列，為疫情防控提供了重要的技術(shù)支撐。

在采訪中，文少卿向記者講述了參與抗疫的心路歷程。

面對疫情心急如焚

去年9月，在復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院人類學(xué)教育部重點實驗室完成博士后工作的文少卿正式入職復(fù)旦大學(xué)科技考古研究院。今年元月，他按照事先計劃前往湖北荊州采集用于古DNA研究的熊家冢墓地的出土人骨標(biāo)本。

意料不到的是沒過多久，新冠疫情就在文少卿的家鄉(xiāng)武漢全面暴發(fā)。文少卿的姨媽在武漢市的一家三甲醫(yī)院工作，當(dāng)時從ICU病房緊急調(diào)到了發(fā)熱門診。在電話中，文少卿明顯感覺到姨媽和同事們內(nèi)心的緊張，因為需要收治的新冠病人實在是太多了，核酸檢測試劑十分短缺。

之后“假陰性”的問題慢慢凸顯出來。文少卿的一個同學(xué)在武漢市疾控部門工作，他告訴文少卿，PCR檢測試劑盒出現(xiàn)的“假陰性”情況不少，給疫情控制帶來極大難度。他們希望文少卿能夠利用自己專業(yè)技術(shù)做出一個測試靈敏度更高的檢測盒子。

文少卿告訴記者，熒光定量核酸檢測方法被認(rèn)為是鑒定新冠病毒感染的“金標(biāo)準(zhǔn)”，這個方法的特點是針對性強，專注于新冠病毒上的幾個特有基因，只要檢測到這些基因就能判定被感染，很像用魚叉捕魚的手法，但是采樣、存儲、檢測中都會出現(xiàn)偏差。比如病人太多，護(hù)士采樣的工作強度大，容易出現(xiàn)采樣誤差。另外不管是用咽拭紙還是口腔拭紙，刮棒面積都比較小，在取樣時可能出現(xiàn)不準(zhǔn)確的情況。而且新冠病毒和當(dāng)年的SARS很不一樣，SARS是發(fā)病后病毒量載量持續(xù)升高，十天左右到達(dá)峰值，比較容易檢測，但是新冠病毒是傳染后五天之內(nèi)達(dá)到最高峰，后續(xù)就不停地往下降。即使是進(jìn)了重癥病房的患者，他的呼吸道的病毒載量也可能較少。而且新冠病人的下呼吸道的病毒載量高于上呼吸道，如果不深咳的話，可能在上呼吸道根本就檢測不到。

面對家鄉(xiāng)親朋好友的期盼，處于焦慮和擔(dān)憂之中的文少卿開始了自己的研發(fā)之路。

異曲同工的檢測思路

文少卿介紹說，在核酸檢測中還有一種常用的方法叫做宏基因組法，這種方法類似于用一張大網(wǎng)將池塘中所有的魚一網(wǎng)撈盡，把樣本中人類的基因、病毒基因和其他微生物的基因都識別出來。但是在人體口腔中獲取的絕大多數(shù)都是人的基因序列，病毒基因極少，檢測過程耗時耗力，性價比不高。

而這樣的情況在生物考古研究中也存在，文少卿告訴記者，古人類DNA的富集并不是一件容易事，因為遺骸周圍存在大量的環(huán)境微生物，而人類的DNA隨著時間流逝，不斷被降解，人骨遺骸中人源DNA的比例有時候甚至不到千分之一。所以最新的古DNA技術(shù)是探針捕獲測序技術(shù)。這種技術(shù)不僅可以抓到人類的DNA片段，還可以實現(xiàn)病毒片段的富集。

“如果類比著想，我們就會發(fā)現(xiàn)捕獲新冠患者體內(nèi)的新冠病毒和捕獲人骨遺骸中的人源DNA的模式，本質(zhì)上非常相似，都是大海撈針！”文少卿說，所以自己自然而然地想到了將探針捕獲技術(shù)加入新冠病毒核酸檢測模式中去。但是這個技術(shù)有一個瓶頸，那就是操作模式過于繁瑣，研究院院長袁靖教授鼓勵我要將這種技術(shù)轉(zhuǎn)化為可以投入實際應(yīng)用的產(chǎn)品。

在復(fù)旦大學(xué)科技考古研究院的支持下，文少卿決定不惜成本，開始研發(fā)針對新型冠狀病毒的捕獲試劑盒。他的團(tuán)隊根據(jù)2月初公開的全部50多個新冠病毒核酸序列，針對參考序列互補鏈，采用2X疊瓦設(shè)計，設(shè)計了共503條經(jīng)生物素修飾的120nt ssDNA探針。他告訴記者，所謂疊瓦設(shè)計就是將探針設(shè)計成為犬齒交錯的形狀，不管病毒怎么隨機降解，都能充分雜交富集，保證最后所檢測的病毒序列的完成性。更令人驚嘆的是，這種技術(shù)不僅僅可以完成檢測，還能更有效獲取病毒序列信息。所以從某種意義上說，通過檢測我們可以對病毒的變異進(jìn)行監(jiān)控，防范潛在的風(fēng)險。

2月11日，文少卿研發(fā)的捕獲試劑盒被送到廣東省公共衛(wèi)生研究院進(jìn)行檢測，結(jié)果一炮打響，檢測樣本中的新冠病毒都能被精準(zhǔn)地捕獲，就連之前無法判定的“弱陽性”樣本，也可以做出明確判定。同時完整的新冠病毒3萬多堿基的全長基因序列也呈現(xiàn)在實驗人員眼前。

為潛在的暴發(fā)做好技術(shù)儲備

經(jīng)過多方協(xié)商，文少卿博士的研究團(tuán)隊獲得廣東省公共衛(wèi)生研究院的允準(zhǔn)，參與到廣東省抗擊疫情的戰(zhàn)斗中去。經(jīng)廣東省公共衛(wèi)生研究院推薦，文少卿的科研團(tuán)隊還將與新加坡國家傳染病中心傳染病研究所開展合作研究。

文少卿的研發(fā)之路還沒有停止。他告訴記者，最近復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院感染科主任張文宏教授發(fā)出警告，下一波疫情可能會在今年11月份左右到來。屆時可能還會混合有其他流感的同時爆發(fā)。

“最近，我們就在檢測樣本中發(fā)現(xiàn)了其他冠狀病毒的身影，它們雖然不是新冠病毒，也提醒我們各種病毒的共存也是完全有可能的。如果到了11月份，真的出現(xiàn)其他流感同時爆發(fā)，臨床癥狀相似的情況下要將新冠患者快速區(qū)分出來?！蔽纳偾浣榻B說，目前他的科研團(tuán)隊正在進(jìn)行技術(shù)儲備，打算研發(fā)用于呼吸道傳染病毒的綜合性探針，未來的捕獲試劑盒會具有更加強大的功能，可以同時準(zhǔn)確檢測多種病毒，我們將在防控戰(zhàn)線上發(fā)揮更大的作用！