Adv Sci丨上海交通大学沈峰/赖东梅合作设计用于人乳头瘤病毒综合即时检测的自采样注塑滑动芯片

iNature · 公众号 · · 2024-10-03 13:54

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高危人乳头瘤病毒(HPV)筛查对于预防宫颈癌至关重要。 然而，实验室核酸扩增测试(NAAT)需要昂贵的设备、指定的实验室空间和熟练的人员。 此外，医护人员采集的宫颈拭子可能不方便、不舒服，并且会降低隐私性，从而限制更广泛的应用和患者依从性。

2024年9月25日，上海交通大学沈峰、赖东梅共同通讯在 Advanced Science 在线发表题为 “ An Injection Molded SlipChip with Self-Sampling for Integrated Point-of-Care Testing of Human Papilloma Virus ” 的研究论文。 该研究基于SlipChip的集成即时诊断(SIPOC)系统采用注塑SlipChip，配备预装的核酸提取试剂和便携式四通道实时定量PCR检测仪。

该系统采用自采样方法，允许参与者采集自己的阴道拭子，以β-Globin基因作为对照。 在对130名参与者进行HPV-16和HPV-18检测后，97.7%的自采集样本有效。在有效样本中，25个HPV-16检测呈阳性，9个HPV-18检测呈阳性。与罗氏公司的标准HPV PCR检测相比，SIPOC系统对HPV-16和HPV-18的阳性预测值(PPV)均为100%，阴性预测值(NPV)分别为99.0%和99.1%。 该系统有望在资源有限的环境中进行HPV筛查，并适用于其他即时NAAT应用，包括家庭检测。

人乳头瘤病毒(HPV)是一种性传播病毒，影响全球相当一部分人口。 持续感染高危HPV亚型（如HPV-16和HPV-18）会显著增加患宫颈癌的风险。尽管目前已有HPV疫苗，但由于供应受限和特定年龄建议（通常为9至14岁）等因素，其采用受到限制。因此，定期筛查高危HPV对控制并最终消除宫颈癌至关重要。世界卫生组织(WHO)建议70%的女性在35岁和45岁之前接受高质量筛查。还建议这些年龄段以外的成年女性定期进行HPV筛查。 然而，目前的筛查率，尤其是在发展中和资源有限的地区，远远低于这一目标，主要是由于检测可用性有限、成本高以及隐私问题。

已经开发出多种HPV筛查方法。最常见的HPV鉴定方法是核酸扩增检测(NAAT)，例如聚合酶链反应(PCR)。 基于PCR的方法具有高灵敏度和特异性，许多商业化的检测方法在HPV诊断中显示出重要的临床价值。然而，PCR检测耗时长，需要先进的设备和实验室空间，并且依赖于训练有素的人员，这限制了其更广泛的应用，尤其是在即时诊断和资源有限的环境中。为了应对这些挑战，出现了替代性的HPV检测方法，包括等温扩增技术、横向流动检测(LFA)、反向点印迹和基于CRISPR-Cas的分析方法。微流体系统通常被称为“芯片实验室”，具有即时诊断的潜力。 然而，这些创新需要在可扩展性、精确度和稳健性方面进一步改进，从而无法取代基于中央实验室的HPV PCR检测。

此外，样本采集方法是影响检测可及性和个人接受检测意愿的另一个关键因素。 目前，宫颈拭子样本通常由医院或实验室的医护人员使用宫颈钳采集，这会带来不适和隐私问题。自我采样可能是一种更可接受的替代方法，允许个人从阴道区域采集自己的样本。然而，自我采样引发了对潜在错误的担忧，例如假阴性，以及自我采集的样本是否提供与专业人员获得的样本相当的诊断结果。 需要进一步研究来验证自我采样在HPV检测中的准确性和可靠性。

SIPOC平台设计和运营。（图源自 Advanced Science ）

在这项研究中，作者开发了一种基于SlipChip的集成式即时诊断(SIPOC)系统，该系统具有自采样功能，可用于高危HPV检测。 该SIPOC系统包括一个注塑成型的SlipChip微流体装置，该装置可以大规模生产，且成本相对较低，此外还配备了便携式四色实时定量PCR仪器。SIPOC系统通过将基于磁珠的核酸样本制备与PCR扩增和检测相结合，简化了当前基于实验室的HPV检测方案。该过程从自采集的阴道拭子开始，然后将洗脱的样本转移到SlipChip装置中。通过一系列简单的滑动操作，该系统可完成病毒裂解、核酸提取和纯化。按照这些步骤，该系统使用便携式四色实时q-PCR系统进行实时PCR，以同时分析HPV-16、HPV-18、β-Globin和外部对照。 这种方法为即时检测高危HPV提供了一种更方便、更高效、更方便用户的方法。

为了证明SIPOC系统的临床实用性，130名参与者自行采集阴道拭子样本，然后使用SIPOC系统进行检测。 同时，使用Roche Cobas系统进行标准样本采集和分析作为对照。作者的结果表明，97.7%的自采集样本检测到了β-Globin基因，这表明几乎所有参与者都成功完成了自我采样过程。该系统对HPV-16和HPV-18的阳性预测值(PPV)均为100%，对HPV-16的阴性预测值(NPV)为99.0%，对HPV-18的阴性预测值(NPV)为99.1%。SIPOC系统不仅可以准确检测HPV-16和HPV-18，还可以通过使用外部标准进行标准化来提供相对定量数据，例如病毒载量。 经过进一步的修改、验证和确认，SIPOC系统可以适用于在资源有限的环境中检测各种疾病，并可能用于家庭使用。

参考消息：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202406367

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