• 日本东北大学与岛津制作所成功开发新冠病毒检测法—呼气组学解析系统
  • 仪器信息网 2020/10/26 22:39:30 加载中...
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    最新开发新冠病毒呼气检测法-基于呼气组学发展的未来医疗

     

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    研究要点

    日本东北大学和岛津制作所成功开发了利用自然呼出气为样本的新冠病毒检测法“呼气组学”注1

    “呼气组学”是分析呼出气体中的病毒、源于生物体的蛋白质、代谢产物的最先进技术。

    将来,此种技术不仅能应用于新冠,还能应用于个性化医疗、远程、居家健康检查、各种疾病的诊断、治疗、未病先防等,揭开呼气医疗的新篇章。

     

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    研究概要

    目前亟需有助于新冠病毒快速且高灵敏、高准确度的诊断,发病期及症状的评估,重症化风险的判断,预后及并发症的预测与诊断的检测方法。

     

    东北大学研究生院医学系研究科、老龄研究所基于和岛津的共同研究,投入开发了“针对新冠病毒防治对策的呼气组学解析系统”(图1)。该研究研发出了基于利用自然呼出气体(呼气)的非侵入式呼气组学解析法的检查系统,代替传统鼻、口(咽)取样的检查方法。

     

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    图1. 基于呼气组学的新冠传染防治项目

     

    本解析法的优点除了采样简便,还有多样化的解析结果。此外,本方法除了对各种传染病有效,也能应用于心血管和肺部疾病、生活方式病、糖尿病等代谢性疾病、癌症等健康管理、未病先防等方面。呼气医疗未来还将在远程医疗等领域一展身手,我们以建立基于呼气医疗的未来医疗为目标(图2)。

     

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    图2.基于呼气医疗的个性化未来医疗

     

    本研究获得了日本文部科学省针对新冠传染防治对策项目以及内阁官房新冠防治AI模拟试验项目的支持。

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    研究内容

    新冠疫情的恶化大大限制了社会经济活动,改变了人们的生活方式。为了维持社会经济活动、医疗能力并阻止感染扩大,针对新冠病毒快速且高灵敏、高准确度的诊断,发病期及症状的评估,重症化风险的判断,预后及并发症的预测与诊断是目前的紧要课题。

     

    此次,日本东北大学研究生院医学系研究科、老龄研究所基于和岛津制作所的共同研究,在令和二年文部科学省一次补正预算(强化国立大学研究基础)新冠传染防治项目下研究出“针对新冠病毒防治对策的呼气组学解析系统”,并于2020年5月在日本东北大学医学部设立了“呼气组学研究中心”,开展新冠病毒诊断法的研究。

     

    呼气组学是利用质谱仪注2检测气溶胶注3作为主要的精密检测方法,以“对受试者的非侵入性”、“所得信息的丰富性”见长(图1)。若使用日本东北大学开发的高性能气溶胶收集装置,受试者自己在安静状态下呼吸5分钟,即可得到1毫升左右的呼出气冷凝液注4。若居家即可收集呼气样本,就可以建立有助于在早期发现作为感染扩大主要原因的无症状感染者和轻症患者,以及有助于在早期预测及预防新冠发病和重症化的检查体系。

     

    呼气组学不仅能检测是否感染新冠病毒,还能获得发病时间及症状的评估,重症化风险的判断,预后及并发症预测相关的信息。呼气组学也能应对新冠病毒以外的其他病毒,由于可同时测定多种病毒,所以对新冠疫情结束后的其他传染病防治也有作用。

     

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    今后发展

    日本东北大学和岛津制作所将把呼气组学的应用范围拓展到传染病以外的疾病诊断、健康检查等医疗保健领域,以此发展未来的呼气医疗。此外,通过构建包括呼吸、环境和基因组(基因)等各种组学分析信息的数据库,呼气医疗不仅能诊断心血管、肺部疾病、生活方式病和糖尿病等代谢性疾病、癌症等,还能有助于居家健康管理和健康检查,通过远程医疗来推进开发有助于于未病先防和延年益寿的个性化医疗(图2)。

     

    岛津制作所为了将与日本东北大学合作研发的检查系统推向社会实际应用,將致力于“研发可自动进行从预处理到质量分析、数据分析工程的完整系统”,“横向部署针对全国各地主要医院和检查机构的检查系统,并建设传染病防控网络”。

     

    注1. 组学:从整体角度分析代谢物、蛋白质等生物分子的技术。样本形态无特别限制,例如鼻、咽拭子,唾液,血液,尿液、粪便等。环境组学可以分析灰尘和污垢(污水)。在呼气组学中,会收集呼出的气体,气溶胶注3中的病毒蛋白和基因组,源自受试者的炎症介质和能量代谢物,并实现全自动化的高速、超灵敏的组学分析。

     

    注2. 质谱仪:一种通过将样品转换成离子并按尺寸(质量)筛分来鉴定和定量分析样品中所含成分的设备。通过进行适当的预处理,可以分析如蛋白质等各种生物分子,且可以一次分析多种成分。随着近年来的高速化和高灵敏度化,其应用范围也在扩大。

     

    注3. 气溶胶:漂浮的微米级液体或固体微粒。

     

    注4. 呼出气冷凝液:通过对呼出气体进行冷凝收集的液体样品。包含病毒蛋白, RNA基因组和生物代谢产物。

     

     

  • [来源:岛津企业管理(中国)有限公司/岛津(香港)有限公司]
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