美开发可快速诊断肺结核的便携纳米设备

美国马萨诸塞州总医院(MGH)研究人员曾首个开发出癌症诊断便携设备，现在他们又在结核病和其他重要传染病的快速诊断技术上取得了新的进展。研究人员在《自然·通讯》和《自然·纳米技术》分别发表研究成果，该设备融合了微流体技术和核磁共振(NMR)技术，不仅能诊断出这些重要的传染病，还能确定是否存在耐抗生素菌株。

两篇论文的共同高级作者、MGH主任医师拉尔夫·惠斯勒博士表示，快速查明与传染病有关的病原体并对耐药性进行测试，对于诊断疾病和决定是否要对患者使用抗生素非常重要。新方法仅需2至3个小时即可完成上述过程，这比动辄需要两周时间才能提供诊断结果的标准培养法有了很大的进步。

MGH研究人员过去曾开发出能检测血液(或非常小的组织样本)中癌症生物标志的便携设备。靶细胞或分子首先由磁性纳米粒子进行标记，然后样本通过一个微型NMR系统，其能检测和量化靶标的量值。但是，要将该系统用于细菌诊断时存在难以找到抗体的问题，在早期研究中，抗体常被用以准确检出特定细菌。于是，研究团队转向将特定核酸序列作为靶标。

在4月23日《自然·通讯》中描述的新设备，可在少量痰标本中检出结核病菌的DNA(脱氧核糖核酸)。DNA从样品中提取后，使用标准程序对靶标序列进行扩增，然后由含有互补核酸序列的聚合物小珠捕获，并由磁性纳米粒子(其序列可与靶标DNA的其他部分进行绑定)进行标记。将微型NMR线圈纳入设备，即可检出样本中存在的任何结核病菌DNA。

对结核病患者和健康人群的对照样本进行的测试表明，该设备在不到3小时的时间内检出了所有的阳性样本，误报率为零。而现有的诊断程序则需数周时间，且漏报率高达40%。

研究人员在5月5日《自然·纳米技术》上描述了一种类似的新技术。该系统将核糖体RNA(rRNA)作为纳米粒子标记的目标。研究人员开发的普通核酸探针能检测许多细菌种群共有的rRNA区域，开发的另一组探针则将13种临床上常见的重要病原体的特定序列作为靶标，这些病原体包括肺炎链球菌、大肠埃希氏菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)等。

该设备的灵敏度非常高，能检出10毫升血液试样中仅存的一两个细菌，从而准确地判断出细菌载荷。对感染患者血液样本的测试表明，系统在不到两小时内准确地识别了特定的细菌种类，还发现了标准培养技术无法检出的两个细菌种类。

惠斯勒表示，基于磁相互作用检测病原体是一种非常可靠的方法，其不用管样品的质量，这意味着在有限资源环境下的大范围净化措施将不再必要。而且，在几个小时内就能检测出细菌，这对控制结核病的扩散具有至关重要的意义。