超声，快速诊断检测比金标准试验更早的埃博拉

杜克大学的跨学科团队对埃博拉病毒（EBOV）感染开发了一种高度敏感和快速的诊断测试。在猴子感染埃博拉，这种诊断，称为D4-测定，被证明比目前批准的快速诊断测试更敏感，并且能够检测比金标准聚合酶链反应（PCR）测试的全天检测病毒。

这个作品，出现在科学转化医学4月7日，杜克大学、德克萨斯大学加尔维斯顿医学分部和加尔维斯顿国家实验室的生物医学工程师、分子生物学家和免疫学家共同完成了这项研究。

埃博拉病毒病毒在爆发后，在2014年初开始在突然在西非的几内亚，利比里亚和塞拉利昂蔓延出口众多的资本城市后获得全球昭着。随着大流行被正式宣布的，在2016年结束时，超过28,000人被感染，超过11300人死于病毒。

截至2021年3月，刚果民主共和国正在爆发两次埃博拉疫情，已导致2200多人死亡。在2月份出现一系列病例后，几内亚宣布爆发新的埃博拉病毒疾病(EVD)。

埃博拉病毒疾病的早期治疗和接触者追踪至关重要，原因有二:首先，患者一旦开始出现症状，就具有高度传染性早期诊断通过更容易追踪接触者和隔离患者，有助于遏制EVD的传播。第二，如果不及时治疗或治疗晚了，EVD的病死率可以高达90%，但如果治疗晚了，死亡率可以降低到10%左右单克隆抗体如果患者在感染早期接受治疗。

目前检测埃博拉病毒的金标准是逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)测试，它可以识别和放大病毒RNA。尽管RT-PCR已被证明是敏感的，并且能够比目前的替代方法更早地诊断埃博拉感染，但在EVD经常爆发的偏远地区难以实施。

RT-PCR检测设计的最新进展使未经培训的技术人员更容易使用该平台，并减少了对昂贵设备的需求。然而，每次测试的费用是22.50美元，这个平台非常昂贵，而且由于它是基于实验室的，所以可能很慢。在一些研究中，在实地确认诊断所需的中位数时间是6天，因此在处理传染性极强的病毒时，这不是最佳工具。

当前的替代诊断选择是横向流动测定，其检测感染期间出现的抗体或抗原。这些试验更便宜，易于使用，通常在不到30分钟的情况下产生导致的结果，但权衡是大大减少的敏感性，因此测试缺少早期感染的可能性更大。

为了解决这两种检测方法的不足，杜克大学的研究小组采用了D4检测方法，这是一种超灵敏的医疗点诊断方法，此前由Ahsutosh Chilkoti实验室开发，用于快速准确地检测分泌糖蛋白(sGP)，这是埃博拉病毒在感染早期产生的生物标志物。

除了齐库提,生物医学工程的艾伦·l·Kaganov特聘教授,团队包括凯西奥丰特斯,一名研究生,现在齐库提实验室,高级研究科学家迈克尔·甘恩医学博士,医学和免疫学教授和芭芭拉唇,助理杜克大学医学院的医学教授。

Fontes说:“先前的研究表明，埃博拉病毒在感染早期大量分泌糖蛋白，作为诱饵，在病毒复制并结合到宿主细胞时分散免疫系统的注意力。”“我们认为，如果我们能检测到这一点，我们就可以在埃博拉爆发期间帮助促进早期诊断、遏制和治疗。”

然而，目前还没有针对sGP的抗体，所以Gunn实验室的抗体工程专家Lipes创建了一个大型的与sGP结合的抗体库，并筛选出结合最强的抗体。

然后，两个实验室一起工作，确定捕获检测抗体对提供最大的敏感性在D4平台。

埃博拉的D4测定由喷墨将这两种抗体对分泌的糖蛋白印染到玻璃载玻片上：检测抗体，其用荧光标记标记，并捕获抗体，捕获抗体以结合靶抗原。当血液或喉咙或鼻子拭子放在载玻片上时，检测抗体与阵列分开并与样品中的靶结合。然后将这些抗体 - 生物标志物复合物连接到载玻片上的捕获抗体上，该抗体在滑动中发光以表示捕获。

为了进一步提高灵敏度，D4检测被打印在Chilkoti实验室开发的一种隐形聚合物刷涂层上，可以防止非目标蛋白附着在载玻片表面。这消除了芯片上的任何“背景噪音”，使它更容易检测极低水平的目标蛋白，这使得D4检测非常灵敏。

同时，Chilkoti Lab还开发了一种廉价但高度敏感的手持式探测器 - D4Scope - 读取D4测定的结果。

齐尔科蒂说:“我实验室的研究生贾森·刘(Jason Liu)致力于开发D4Scope，这是一种低成本、电池供电、紧凑、宽视场荧光阅读器，可以对微阵列点进行高灵敏度成像。”“它是使用现成的组件专门设计的，因此，如果阅读器在现场损坏，可以很容易地更换零部件。”

为了测试他们的平台，该团队与德克萨斯大学加尔维斯顿医学分部的合作者合作，他们发现D4试验可以比RT-PCR早一天在非人类灵长类动物中检测到EBOV。

Fontes说:“在灵敏度方面，我们已经让横向流动试验相形见绌了。”“这是令人兴奋的，因为通过了解这种病毒的生物学，我们已经表明，可能有一个目标寻找，像D4这样的免疫分析可以胜过PCR。这真的是开辟了新天地。”

随着团队的前进，他们的目标是继续完善他们的平台，将结果的时间从60分钟缩短到30分钟。使用分子进化的实验正在进行中，以增加捕获和检测的灵敏度抗体。

他们还在改进平台的设计，使其成为一个完全独立的测试。这意味着用户只需要在流动细胞的一个端口上加入一滴血，在重力流下只需要在第二个端口上加入缓冲溶液就可以进行测试。这些变化还可在处理潜在危险液体时改善生物密封和生物安全。

一旦做出这些改变，研究小组希望协调现场的临床实验。

“我认为这是一个巨大的机会，可以真正改变埃博拉检测的工作方式，”甘恩说。

“当控制爆发时，它是识别感染的关键，并且能够非常快速地追踪他们的联系，我们的希望是测试允许你这样做，“Gunn说。”通过如此简单快速的测定，您还可以快速筛选有患有契约埃博拉的人。看起来很简单，但在盛大的事情中可能代表爆发和大流行之间的差异。“

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