基于MIT技术的Covid-19诊断可能很快就会在病人样本上进行测试

随着更多的Covid-19病例出现在美国和世界各地，对快速、易于使用的诊断测试的需求变得越来越迫切。从麻省理工学院(MIT)分离出来的一家初创公司正在开发一种基于麻省理工学院医学工程与科学研究所(IMES)开发的技术的纸上测试，可以在半小时内得出结果。

总部位于剑桥的E25Bio开发了这项测试，现在正准备将其提交给FDA进行“紧急使用授权”，即在公共卫生紧急情况下对患者样本使用该设备的临时批准。

在麻省理工学院的其他地方，其他几个研究小组正在进行一些项目，这些项目可能有助于科学家进一步了解冠状病毒是如何传播的，以及如何预防感染。他们的工作涉及的领域从诊断和疫苗开发到更传统的疾病预防措施，如社会疏远和洗手。

更快的诊断

新的E25Bio诊断背后的技术是由IMES的Hermann L.F. von Helmholtz教授Lee Gehrke和他实验室的其他成员开发的，包括前IMES研究科学家、现在是E25Bio首席技术官的艾琳·博施(Irene Bosch)。

在过去的几年里，Gehrke、Bosch和实验室里的其他人一直在研究诊断设备，它们的工作原理类似于妊娠测试，但可以从患者样本中识别病毒蛋白。研究人员利用这种被称为横向流动技术的技术，创建了埃博拉、登革热和寨卡病毒等传染病的检测方法。

这些测试包括在纸上涂有抗体的条带，这些抗体可以与特定的病毒蛋白结合。第二种抗体附着在金纳米颗粒上，病人的样本被添加到这些颗粒的溶液中。然后将试纸浸入此溶液中。如果存在病毒蛋白，它会附着在纸带上的抗体以及与纳米颗粒结合的抗体上，在20分钟内，纸带上就会出现一个有颜色的斑点。

目前，有两种主要类型的Covid-19诊断可用。其中一种检测方法是对患者的血液样本进行筛选，以检测病毒抗体。然而，抗体往往是在症状开始几天后才检测到。另一种测试是在痰样本中寻找病毒DNA。这些测试可以在感染早期检测到病毒，但它们需要聚合酶链反应(PCR)，这是一种将DNA量放大到可检测水平的技术，需要几个小时才能完成。

Gehrke说:“我们的希望是，就像我们已经开发的其他测试一样，这将在症状出现的当天就可以使用。”“我们不必等待病毒抗体出现。”

如果美国食品和药物管理局(fda)批准紧急授权，E25Bio可以开始用患者样本测试诊断结果，而他们目前还无法做到这一点。Gehrke说:“如果这些方法成功了，那么下一步将是讨论将其用于实际的临床诊断。”

他补充道，这种方法的另一个好处是，纸上测试可以轻松、廉价地大批量生产。

核糖核酸疫苗

2月24日，就在美国首例冠状病毒病例被报道后一个月，剑桥的生物技术公司Moderna宣布他们已经准备好一种实验性疫苗进行测试。麻省理工学院的化学工程教授丹尼尔·安德森(Daniel Anderson)说，这种快速的转变是由于RNA疫苗的独特优势。他也从事这类疫苗的研究，但不是专门针对冠状病毒的。

安德森说:“信使RNA的一个关键优势是，你可以快速识别一个新的序列，然后用它来研制一种新的疫苗。”

传统的疫苗由一种病毒蛋白的灭活形式组成，这种灭活形式可以引起免疫反应。然而，这些疫苗通常需要很长时间才能制成，而且对于某些疾病来说，它们的风险太大。由信使RNA组成的疫苗是一种很有吸引力的替代选择，因为它们诱导宿主细胞产生许多它们编码的蛋白质副本，从而引发比自身蛋白质更强的免疫反应。

只要编码蛋白质的序列已知，RNA疫苗也可以被快速重新编程以针对不同的病毒蛋白质。迄今为止，开发这类疫苗的主要障碍是找到有效和安全的方式来提供疫苗。Anderson的实验室研究这种策略已经有好几年了，在最近的一项研究中，他表明将这种疫苗包装成一种特殊类型的脂质纳米颗粒可以增强它们产生的免疫反应。

“信使RNA可以编码病毒抗原，但为了工作，我们需要找到一种方法，把这些抗原送到正确的身体部位，使它们得到表达，并产生免疫反应。”我们还需要确保疫苗引起适当的免疫刺激，以获得强烈的反应，”安德森说。

美国国家过敏和传染病研究所(NIAID)主任Anthony Fauci估计，任何可能的covid19疫苗的安全性和有效性至少需要12到18个月的时间才能完全测试。

保持你的距离

在过去的十年里，麻省理工学院疾病传播流体动力学实验室的副教授Lydia Bourouiba一直致力于在不同的尺度上描述和建模传染病动力学和传播。通过实验室和临床环境的实验，她报告说，当一个人咳嗽或打喷嚏时，他们不会像科学家曾经认为的那样，释放出单个液滴的喷雾，这些液滴会迅速落到地面并蒸发掉。相反，它们会产生一团复杂的热气和湿气，把各种大小的液滴聚集在一起，推动它们在空气中前进的距离比任何单独的液滴要远得多。

平均而言，她的实验显示，咳嗽能将飞沫传播到13至16英尺远，而打喷嚏能将飞沫喷射到26英尺远。周围的空气条件可以进一步分散房间上层的残留液滴。

布鲁瓦指出，高速气体云的存在与气体云可能包含的微生物或病原体类型无关。其中的液滴取决于病原体的特性，以及病人的生理状况——她的实验室一直致力于在流感环境下对这一组合进行破译。她现在正在把她的研究和建模扩展到Covid-19，她说现在是投资研究的关键时刻。

她说:“这种病毒将会在我们身边存在一段时间，当然，数据显示，它不会在天气变化时突然消失。”“有微妙的和重要的安全之间的平衡,预防措施和行动,是很重要的启用和戏剧性地加速研究现在我们可以做更好的准备和通知的行为在未来几周和几个月当最严重的流感大流行的发展。”

她还与他人合作，评估限制云团扩散和减缓covid19向医护人员和共享空间内其他人传播的方法。她说:“口罩并不能防止吸入来自云层的病原体。”“对于戴着它的受感染病人，它可以包含一些来自咳嗽或打喷嚏的前喷出物，但这些非常强烈的喷出物是完全开放的，液体通过阻力最小的路径流动。”

根据这些数据，她建议医护人员尽可能戴上口罩。对于一般公众，Bourouiba强调，本地感染covid19的风险仍然相对较低，这种风险应该在社区范围内加以考虑。

清洗手

另一个保护自己免受这些微小传染性飞沫侵害的好方法是洗手。(一遍又一遍。)

麻省理工学院土木与环境工程学教授、地球、大气与行星科学教授鲁本•胡昂思(Ruben Juanes)去年12月发表了一份研究报告，指出提高主要机场的洗手率以遏制疫情蔓延的重要性。他说，现在，在Covid-19病毒爆发后，世界各国政府对人员流动施加了前所未有的限制，包括关闭机场和停飞航线。

与此同时，世界卫生组织(World Health Organization)、美国疾病控制中心(U.S. Centers for Disease Control)和许多其他卫生机构都建议将手部卫生作为预防疾病传播的首要预防措施。“在我们最近发表了关于手部卫生对全球疾病传播影响的论文之后，”Juanes说，“我们现在正在调查限制人类活动和加强对手部卫生的参与对通过世界空中运输网络传播的covid19的全球传播的综合影响。”

Juanes尼克莱德斯说,他和克里斯托博士”14日,塞浦路斯大学教授之前的研究的主要作者,正在“与细粒度、全球空中交通数据,占所有航班之间的时间1月15日,2020年到今天(占闭包/取消)和2019年同期(基准面)阐明旅游限制的角色在全球传播Covid-19通过详细的流行病学建模”。

“此外,”他补充道,“我们模拟不同的手部卫生策略在机场上的旅行限制的目的,提出一个最优策略,结合了旅行限制和增强的手部卫生,减轻Covid-19的进步在短期(几周)和长期(下一个流感季节)。”

Juanes表示，他们将通过medarXiv立即公布研究结果，而这项工作将在同行评审后发表在杂志上。他说，这也将使信息更及时地传递到其他学术机构和政府机构。