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科大新型冠狀病毒檢測技術 縮短檢測時間至 40 分鐘

2020/2/6 — 19:34

盡快發現新型冠狀病毒 (2019-nCoV) 患者是抗疫關鍵之一,加快隔離和治療速度。香港科技大學研究隊伍成功研發針對新型冠狀病毒的檢測儀,將原本需 1.5–3 小時的聚合酶連鎖反應 (polymerase chain reaction, PCR) 縮短至 40 分鐘。

要確認患者是否感染新型冠狀病毒,不能單靠臨床病徵決定。特別是新型冠狀病毒與流感病毒的症狀相似,要分辨兩者需更嚴謹檢測方法。常用檢測方法,是利用 PCR 測試體內是否含有相關病毒。

PCR 程序一般需用到兩種試劑:引子 (primer) 及 DNA 聚合酶 (DNA polymerase) ,而一個樣本則需經過 20–35 個循環才可確定患者是否感染到病毒。每個循環都分別會進行變性 (denaturation) 、接合 (Annealing) 及延伸 (extension) 三步:

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  1. 變性階段:樣本首先會被加溫至 93–98℃ ,令雙鏈 DNA 分離;
  2. 接合階段:雙鏈 DNA 分離後,視乎測試目標,樣本會再減溫至約 45–60℃,讓引子接合至兩條單鏈 DNA 上 。
  3. 階延伸段:之後,溫度會再調整至約 72℃ ,利用聚合酶及引子,沿著原本 DNA 序列,以核苷酸 (nucleotide) 組成另一邊的 DNA ,令其成為一個新雙鏈 DNA。

科大物理學教授溫維佳及其博士生高一博的研究團隊,在 2006 年開始研究改進 PCR 儀器,並研發出較新的矽基薄膜微加熱器,取代傳統的半導體加熱器。此加熱器可加快檢測,由每秒提升平均 4–5℃ ,增加至每秒 30℃。以變性階段為例,假設傳統方法每循環變性需時 24 秒, 35 個循環則需時約 14 分鐘;相反,新方法只需不到兩分鐘便可完成 35 個循環據溫維佳指出,該儀器可同時測試 8 個樣本。換言之,更多患者可更快被確認到。

研究團隊在 1 月 20 日收到新冠狀病毒的基因排序後,於一個星期內已研發出相應試劑。儀器已開始在深圳及廣州疾控中心採用,而研究團隊所屬科技公司深圳市尚維高科,亦捐贈該儀器及試劑予湖北及廣州南沙疾控中心使用。

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被問到試劑準確率,溫維佳在記者會回應指,只要收集如鼻黏液樣本的技術和操作程序合乎標準的話,準確率基本上可達 100% 。不過,他們強調假若收集樣本內的病毒量不足,或操作期間樣本有交叉感染的話則未必可達至此準確率,導致假陽性或假陰性出現。

溫維佳指儀器售價約 20 萬港元 ,試劑價錢約為人民幣 50 元(折合約 55 港元)。他們坦言未知香港幾時可以應用,但如果有醫療機構希望採用此儀器,也可以在半日至一日內運抵香港。研究團隊已準備好 1 萬份測劑,並向武漢、廣東及深圳等地各提供了 1,000 份測劑。溫維佳指若有需要,尚維高科可以有效生產相關試劑使用,在幾日時間已可完成。

參考資料:
HKUST, HKUST Research Team Invents World’s Fastest Coronavirus Detection Device Offering Diagnostic Results in 40 Minutes, 6 February 2020 

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu

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