更快、更有效率地侦测 COVID-19

蓝光生技 EzMate 自动移液系统,已成功克服检测 SARS-CoV-2 的困难挑战

 

COVID-19 疫情使得各地分析实验室面临需大量检测病毒的挑战,而现在,利用样品池化和自动系统,分析实验室可在更短的时间内检测更多样品。EzMate 自动移液系统可用于样品池化、核酸抽取、以及实时定量聚合酶连锁反应(qPCR)样品制备,并提供更精确、更标准化、更具经济效益之结果。

 

SARS-CoV-2于全世界已造成近五百万起死亡案例, 更有两亿五千万人感染 SARS-CoV-2 而罹患 COVID-19。因此,公共卫生人员需要以自动化方式,设置实时 PCR(qPCR),以提供足够的检验量能。设置 qPCR 时,务求快速、经济,且能够在生死攸关的工作情况下,简单于实验室内使用。

 

目前存在两种 COVID-19 样品检测方法,而多数实验室仅采纳其中一种方法。免疫快筛较简单、便宜、且快速,但仅能提供低至中等程度之敏感性。核酸检测具有高度敏感性,可以确认诊断结果,但较为昂贵且需花费较多时间。核酸检测实验流程通常包括:由鼻腔拭子搜集样品、抽取核酸、制备 qPCR 样品、以及进行 qPCR 侦测。

 

接受最困难的挑战

 

核酸检测繁复的实验流程,使得许多检测实验室,面临至关重要的挑战。由于许多实验室仍由技术人员以人工方式进行所有工作步骤,因此,当实验室检验量能不足以应付高处理量之检测时,即产生了基本面相关的障碍。核酸抽取、移液、以及 qPCR 侦测等步骤,可能各需花费至多 1 小时—也就是说,在某些情况下,可能需要数小时甚至数日,方可完成所有程序。此外,使用人工方式除了耗费时间,亦可能增加失误及污染的机率。

 

COVID-19 检测也衍生许多费用。首先,必须购买仪器,而仪器需要后续保养。依据地点,保养的费用可能有所差异,因此也影响雇用技术人员的费用。此外,每次检测都需要使用试剂,这也衍生相当可观的费用。

 

检测实验室亦有许多因应这些挑战的方法。其中一种方法是进行样品池化。比起一一检测各样品,样品池化有助于进行更少检测,并获得更多结果。例如,搜集 1,536 个样品—每个样品检测 3 次,则总计需进行 4,608 次检测—分为 48 个样品池,则仅需进行 96 次检测。然而,使用此方法时,所有样品之个别检测结果皆须为阳性。或者,可以使用 P-BEST 方法—使用样品池化之高效 SARS-CoV-2 检测(Pooling-Based Efficient SARS-CoV-2 Testing)—可于进行池化检测时,侦测单独的阳性样品。池化检测方式的目的都是相同的:减少必须进行的检测数量。

 

然而,样品池化并无法解决所有检测 COVID-19 样品时面临的挑战。在未使用自动系统之前,仍需以人工完成工作步骤。而为使检测更准确且标准化,可使用自动系统,将核酸抽取、qPCR 样品制备、和 qPCR 侦测自动化。尽管如此,自动化平台可能相当昂贵。此外,某些一体型自动化系统限制使用特定系统软件和耗材,因而衍生较人工方法更高的成本。

 

相较于一体型自动化平台,有另一种更为平衡的自动化方法,也就是利用自动核酸萃取系统,搭配使用自动移液系统。此方法能够提供必要之准确性和标准化,但较一体型系统更为经济。此外,实验室购买自动移液系统和自动核酸萃取系统后,可灵活合并或单独使用这两种设备,亦可使用不同来源之系统软件和试剂,提供实验流程更多选择并降低成本。

 

目前亦有某些新技术,可合并于检测方法中,节省检测程序。例如,直接 qPCR 省略了核酸萃取步骤。此外,恒温式圈环形增幅法(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)PCR 则省略了传统 PCR 方法必备的热循环步骤,合并使用此类新技术,能够大幅提高工作效率。

 

使用自动移液系统

 

综览 COVID-19 检测实验流程,自动移液系统可用于许多步骤:样品池化、核酸抽取、以及 qPCR 样品制备。这些步骤皆可使用EzMate 自动移液系统完成。

 

此系统可精确地进行小通量移液。可容纳单信道、4 信道、和 8 通道 1-50 或 10-200 微升之移液模块,误差范围为 1 毫升。此外,EzMate 自动移液系统可与多数系统软件兼容,包括 SBS format 6-384-孔盘、深孔盘、或各种小管。

 

EzMate 有多样用途,包括设置 PCR/qPCR、次世代定序制备、细胞检测、以及其他用途。

 

案例研究

 

为理解 EzMate 的实际应用情况,我们提供几个案例研究。第一项研究使用 P-BEST 方法进行样品池化,若以人工进行,可能费时耗力。因此改用 EzMate,将样品位置和混合方式整合至自动程序中,避免任何可能之人工失误。

第二项研究则描述核酸抽取系统于孔盘制备样品的过程。在此研究中,使用 EzMate 同时抽取 96 孔盘中之样品,亦可依需求将样品移至小管内存放或进行其他后续步骤。

 

而若核酸萃取系统于小管内制备样品,亦可使用 EzMate 将样品自 96 支小管移至 96 孔盘。由此可知,可弹性使用 EzMate 系统,进行孔盘对孔盘、孔盘对小管、以及小管对孔盘之移液。

 

在一项特殊案例中,客户以 EzMate 使用客制化适配器(adapter),合并自动核酸抽取和后续 qPCR 制备,进行磁珠抽取。这仅是一位客户使用客制化适配器之案例,EzMate 也与真空适配器、客制流程适配器、和其他适配器兼容。藉此,科学家们能依据特定需求,建立适用系统。

 

最后一个政府计划之案例研究中,科学家使用 EzMate ,省略了核酸抽取及 qPCR 侦测步骤,进行直接 LAMP PCR 检测,侦测 COVID-19。科学家使用 EzMate 将样品置入客制小管,接着使用恒温培养光学系统(single-temperature incubation optical system)进行侦测。如此合并使用各种技术的检测方法,建立出快速且便宜的侦测系统。

 

于实验室使用 EzMate,不仅能够更有效率地检测 COVID-19, 亦能灵活运用 EzMate 于其他用途,更能展望未来,为自己的实验室量身打造专属实验方法。

 

延伸阅读:

采用EzMate自动移液系统,高效制备COVID-19检测用的qPCR样品