教育趋势前瞻2025蓝图与发展概览

科技日报北京报道，尽管现代医疗已经拥有众多针对病毒感染的高度敏感诊断测试，但在医疗资源稀缺地区，这些测试的推广仍然面临挑战。这些测试往往需要复杂的技术来准备样本或解释结果，使得其在资源有限的环境下难以普及。一项在《ACS中心科学》杂志上发表的研究为我们带来了希望。这项研究介绍了一种极其灵敏的方法，只需短短20分钟，即可分析病毒核酸，而且仅需使用一种“夜光”蛋白质即可完成整个检测过程。这一重大突破灵感来源于自然界的生物发光现象。

萤火虫闪烁的亮光、琵琶鱼利用发光作为诱饵捕食猎物，以及浮游植物覆盖的海滩呈现出的神秘蓝光，都是由同一种科学现象生物发光所驱动的。这种生物发光现象的背后涉及到一个名为萤光素酶蛋白的化学反应。这一蛋白已经被巧妙地整合到传感器中。当这些传感器检测到目标时，它们会发出易于观察的光。正因如此，这种简便操作性使得这些传感器成为现场即时诊断测试的理想选择。

迄今为止，这些传感器的灵敏度仍然不足。传统的CRISPR基因编辑技术虽然强大，但需要多个步骤和额外的专门设备来检测复杂样本中的微弱信号。为了解决这个问题，荷兰埃因霍温理工大学的研究小组巧妙地结合了CRISPR系统和生物发光技术。这一新技术仅需一台简单的数码相机就能检测到微弱的信号。为了确保分析的准确性，研究人员采用了重组酶聚合酶扩增技术（RPA）。这是一种在相对温和的38℃恒温环境下工作的方法，能够确保有足够的RNA或DNA样本进行分析。

该研究中，研究者使用了一种名为发光核酸传感器（LUNAS）的新技术，结合了CRISPR/Cas9蛋白与生物发光特性。这种技术中，两个CRISPR/Cas9蛋白对病毒基因组的相邻部分具有特异性，每个蛋白上都连接了一个独特的萤光素酶片段。当研究人员对特定病毒基因组进行测试时，这两个CRISPR/Cas9蛋白会与目标核酸序列结合并相互靠近。在化学底物存在的情况下，这两个蛋白会形成一个完整的萤光素酶蛋白并发出蓝光。这一过程的实现只需简单的鼻拭子采样，无需复杂的实验室环境。这一方法在短短20分钟内成功检测到了新冠病毒RNA的存在，即使在每微升仅有200份拷贝的浓度下也能准确检测出来。这一技术的成功应用不仅为医疗资源稀缺地区提供了高效的诊断工具，也为全球抗击疫情提供了新的希望。