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这种昂贵的方法可以更高效的对抗奥密克戎,成功了会彻底重塑医学检测

华盛顿邮报介绍了目前试图开发家庭用新冠分子测试的几家公司。目前市场上主流的家庭测试是抗原测试,但这种测试的假阴性比例较高,可能反而会造成虚假的安全感,使病毒传播。家用分子测试的准确度与实验室用的核酸测试相似,但目前仍然价格较高,因此仍然不能被广泛使用。

Photo by JC Gellidon on Unsplash 

周三下午,科学家乔纳森·罗斯伯格正坐在他位于加勒比海东北部的船上实验室里,解析着新冠病毒测试的未来。大约1500海里之外,在曼哈顿这个与热带气候格格不入的第一大道上,测试队伍绵延了一个街区,戴着口罩的人们疲惫地在一个移动新冠测试点外排了几个小时的队。

当Zoom另一端的记者告诉他这种反差时,罗斯伯格问道:“你想看看我的新冠病毒检测队伍吗?”

罗斯伯格,这位曾经获得奥巴马总统颁发的国家技术与创新奖章的DNA测序先驱,拿起一个形状怪异的白色盒子,放在他面前的桌子上。“喏,这就是我的新冠检测队伍。”

58岁的罗斯伯格是Detect公司的创始人,这家公司的同名产品有望提供一种远优于目前复杂的系统的新方法。Detect公司提出了一种在家进行的新冠检测法,使用了先进的分子分析工具,而不是更常见的,而且经常出错的抗原检测法。

2020年3月,位于康涅狄格州的罗斯伯格,把他的超级游艇上为专门用于环境研究的实验室(命名为“基因机器”)改造为主要研究冠状病毒的实验室。他从未披露的投资者那里筹集了1.1亿美元,把一些工作人员带到了船上,开始研究一种他希望是高效但有效的方法,能在家里测试新冠病毒。他还邀请了谷歌的安卓和Meta的虚拟现实部门的前副总裁雨果·巴拉,并在康涅狄格州的吉尔福德建立了一个总部,现在许多员工在那里工作。

从上周开始,由于食品和药物管理局的紧急授权,可以在这家公司的网站上买到一个检测器。它的价格是75美元,包括“枢纽”(一种类似读取器的设备,可重复用于今后的其他检测)和一个单独的新冠病毒测试盒。单独购买一个枢纽是39美元,每个测试盒的费用是49美元。

来源:Detect官网截图

当他在圣巴茨岛度假时,罗斯伯格和几个竞争对手正在争相寻找冠状病毒诊断的圣杯(即最完美的方案):拥有家庭测试的速度和便利性以及实验室测试的准确性。虽然他们的计划在奥密克戎期间刚开始形成,但他们梦想能有一个更大的转变。

他们希望消费者最终能够在家里对各种疾病,从流感到性传播疾病,进行自我检测,这是一种对医疗检测过程的彻底重塑。

罗斯伯格说,“世界已经完全改变了,我们现在有远程医疗。人们正在控制他们的健康。他们不想去实验室,等上一个星期才得到测试结果。他们也不必如此。”

节日期间如雨后春笋般出现的奥密克戎变种病例,使美国的检测难题暴露无遗。

现在全美每天记录有超过20万个新的感染病例,但令人惊讶的是更多感染者很难被检测。基于实验室的分子测试通常被称为核酸测试,等待时间很长,取拭子需要几个小时,得到结果需要一到两天。同时,在家进行的抗原测试(你可能会发现,在你当地的药店已经没有库存的品牌有雅培的BinaxNOW、Quidel QuickVue和Ellume),它们不仅买不到,而且还充斥着假阴性结果。

抗原测试跟分子测试的差距,基本上就像布质口罩与N95之间的差距。与寻找难以捉摸的遗传证据的分子或RNA测试不同,抗原方法作为病毒的信号,只能寻找感染期间侵入人体的抗原。这意味着它可能错过许多的阳性病例,根据众多研究,这个数字超过20%。除非病毒已经大量复制,否则抗原测试很可能无法捕捉到病毒,这意味着可能会错过一个有感染性但没有严重症状的病例。

这对容易传播的奥密克戎来说尤其有问题。一些专家担心这一波的抗原测试,可能会让在家里做过测试的几十个人走出去,甚至在测试结果出炉的短时间内,就在不知情的情况下感染许多其他人。抗原测试难以完成的标记出阳性病例,却正是对抗奥密克戎所需要的。这个变体可能更高的无症状传播率增加了这种风险。

更重要的是,福奇博士表示,一些抗原测试可能会完全错过奥密克戎。

本周,拜登向美国人承诺会做5亿次家庭测试。但这主要是通过抗原测试的合同,因此这只能使问题长期存在。更多的人将得到虚假的阴性结果以及随之而来的虚假安全感,使他们放任自流,感染他人。

Detect也并不是唯一一家朝着不同方向发展的公司。

上市的生物医学公司Cue Health最近也发布了一种在家做的新冠病毒检测,使用了与Detect类似的分子过程,创造了一个“扩增反应”,让小块的RNA以一种方式繁殖,从而可以扫描出冠状病毒的证据。(Cue公司基于电子技术的拭子盒读取系统比Detect公司的外观略微简约一些)。不到半小时后,结果由Cue的软件进行分析,并通过蓝牙传送到一个人的手机上。

来源:Cue Health 官网截图

Detect要求客户倒入更多的液体,采用较低技术的方法,依靠酶而不是电子技术来产生扩增反应。它有一个应用程序,但不用蓝牙,结果在大约会在一小时内传到手机上。相比之下,Cue的方法是利用电化学来创造一种微型的核酸测试机器,在它南加州的大仓库里生产。

“现在,人们要么对实验室保持信心,但仍要经历很多麻烦和等待。或者他们认为自己可以在家里做测试,但精确度较低,”Cue Health的首席执行官阿尤布·哈塔克在公司所在地圣地亚哥说。“他们为什么要选择呢?”

高管们说,随着德尔塔变体达到顶峰,他们在第三季度实现了数百万次测试,甚至早于奥密克戎。另一家被美国食品和药物管理局批准紧急使用的在家测试公司Lucira也使用分子测试。这种测试的费用为75美元,采用了类似的扩增系统,被称为LAMP。

这些测试可以是非常有效的。梅奥诊所发现,Cue Health的敏感度(即它能抓准多少阳性测试)与备受瞩目的实验室的核酸测试一样,达到98%。Cue已经被美国职业棒球大联盟(MLB)和国家篮球协会(NBA)使用,这两个组织都需要快速、高准确度的测试。这家公司是本赛季篮球联盟的官方测试机构;当卢卡·东契奇或凯文·杜兰特的测试结果呈阳性时,是因为Cue说他们是阳性的。

但这些测试并不便宜。Cue公司的产品,一个读取器的价格是249美元(也可以与未来的其他疾病测试兼容),而三包新冠病毒测试的价格是225美元。一个更高级的“订阅服务”,会通过视频链接与医生进行即时接触,每月需要额外支付50至90美元。

保险公司不支付家用分子测试的费用。但罗斯伯格说,他预计一旦公司的规模扩大,Detect的价格会下降。(这家公司说它每周能生产数万个测试产品,并希望很快能达到数百万个)。哈塔克说,Cue的价值必须结合实际情况来看待。

他在描述一个订阅计划时说:“以一个健身房会员费的价格,你可以得到10次与实验室核酸测试质量相同的测试和全天候的医生服务,为期一年。”

但是价格问题并没有被专家轻易忽略。将实验室技术引入家庭可能意味着许多便利,但也意味着随之而来的大量成本。

麻省理工学院教授和合成生物学先驱詹姆斯·柯林斯说:“这些分子家庭测试的科学性很好。但是成本很高,让我怀疑他们是否真的能达到他们想要的效果。”

Photo by Annie Spratt on Unsplash 

柯林斯和他的伙伴们已经开发了几个他们自己的新式测试,包括一个使用冻干技术来检测新冠病毒的口罩。他希望它能在2022年实现商业化,尽管它更多地是作为一种初级预警工具而不是一种测试。

这并不是唯一正在进行的此类创新。麻省理工学院也正在研究一种新的原子级测试,以进一步提高准确性。而在日本的京都府立大学,研究人员塚本康浩发现,利用鸵鸟细胞的反应方式,可以使口罩在佩戴者呈阳性时发光。

居家分子测试还带来了隐私问题。将健康数据,更不用说生物材料,交给一家联网的科技公司,可能会让一些人感到紧张。 Cue和Detect说他们不出售任何信息,并在将信息发送给卫生当局之前对数据进行去识别化。更加基于网络链接的家庭检测形式确实能使官员们更容易追踪病毒的传播,不然这方面存在着很大的挑战。

专家们将新技术描述为一新格局的一部分,在这种格局中,测试不断变得更好,但却永远不会完美,这是一种在不足和创新之间的不断平衡。

罗切斯特理工学院专业研究测试的专家詹妮弗·施耐德说:“我预计技术将继续发展,变得更加准确,特别是当我们学到更多东西之后,但也有可能是病毒的进化推动我们创造出更好的技术来跟上。”

她的同事、副教授莫琳·费兰说,家用分子测试是一个应受到欢迎的发展,但如果 “与监测到的新冠症状一起使用”,并且如果人们在自我隔离后再进行实验室测试,抗原测试也可以更准确。其他人指出,作为一个一般指标,抗原测试仍然能够反映普遍的新冠病毒趋势。

然而,对于那些致力于新型家庭测试的人来说,大规模的准确性可能是不太重要的。

罗斯伯格在圣巴茨说:“当你考虑到3亿人时,抗原测试是正解。但是当你考虑到你的祖母或免疫力低下的儿童时,它们就不是了。”

他说,随着全美各地等待测试的队伍越来越长,在家测试阵营的力量也在不断增强。附近停靠的第二艘船“基因追踪”号上有许多工作人员在继续研究。罗斯伯格买下了这艘游艇,并将它命名为 “研究船”,因为Detect的工作正加紧进行着。

他考虑了公司的使命:“你可以在家里上网搜到任何信息,但你却无法找到一个好的测试。事情不该是这样的。”