[发明专利]一种用于检测致病性病毒及其相关蛋白和预判新型未知病毒的方法

说明书

本发明提供一种用于检测致病性病毒及其相关蛋白和预判新型未知病毒的方法，包括预先准备包含生物分子层的生物芯片；将待检测的样品注入到流通池中，样品与生物分子层上不同位点处修饰的不同生物分子发生不同程度的结合反应；利用成像设备追踪结合反应发生时引起的反射或透射光强在不同位点的不同变化，组成信号集；将信号集转换为数据集，利用优化完毕的算法模型对数据集进行模式识别，分析出样品中所含病毒是否属于已经发现的病毒，如果为已经发现的病毒则判别其种类，如果为未知病毒则进行预警。本发明可以迅速及时识别病毒种类，并进行预警，提前布局、防控疫情，缓解疫情初期的公共卫生压力，从而降低因疫情爆发导致的人员伤亡和经济损失。

技术领域

本发明涉及病毒种类识别技术领域，特别是涉及一种用于检测致病性病毒及其相关蛋白和预判新型未知病毒的方法。

背景技术

病毒是一种极易变异并切换宿主的微小生物，对人类社会的进程产生巨大的冲击。着眼未来，病毒肯定还会反复地袭击人类社会，造成巨大人员伤亡和经济损失。

现有的针对病毒、特别是SARS-CoV-2的检测技术可大体分为病毒的分离培养及鉴定、分子诊断技术和免疫检测技术等方法。

在病毒的分离培养及鉴定方法中病毒分离一直是实验室诊断病毒的黄金标准，病毒分离所必需的条件是病毒培养，通过一系列样本的采集(如鼻咽拭子、气管抽取物、痰或肺组织、血液、粪便等)与在严格的实验室条件之下成功接种于人体细胞并培养出来的病毒，利用经典的科赫法则进行病毒的致病性鉴定，利用电子显微镜对病毒颗粒进行形态观察，利用测序仪器对病毒的全基因进行测序与检测，并最终确定病毒类型。

分子诊断技术主要包括跟病毒基因有关的测序，扩增与核酸检测技术。其中病毒全基因组测序是研发其他核酸检测技术的基础，通常被运用于未知病毒的识别检测，并为我们对病毒所致疾病提供基础的可参考信息。我国科学家利用二代测序技术在短时间内便从患者体内成功分离培养了SARS-CoV-2并进行了基因组测序，确定了该病毒属于β冠状病毒属，是人类已知六种冠状病毒之外的第七种冠状病毒，这为各国科学家研制针对新冠病毒的特异性核酸检测试剂盒与新技术提供了巨大的帮助。基因组测序对疑似患者确诊的准确度非常高。但病毒分离培养需要在安全等级足够的生物实验室由专人进行，所需时间较长，危险性也较高，并不适用于临床的快速高通量筛查诊断。基于聚合酶链反应技术(PCR)的核酸检测技术，在已知SARS-CoV-2的完整基因序列的前提下，通过收集疑似患者的呼吸道样本进行逆转录PCR(RT-PCR)可对疑似患者进行早期诊断。具体又可以分为传统RT-PCR、实时RT-PCR、实时荧光定量RT-PCR等，以及结合了微流控技术的可以绝对定量的数字PCR。该系列技术已经发展得较为成熟，商业化程度高，在全球范围内有多家公司生产与之配套的试剂盒与检测设备。仅在国内已有多家企业研发了新冠病毒的核酸检测试剂盒并已经具备医疗器械注册证。等温核酸扩增技术也在近些年来收到了越来越多的关注。其中环介导等温扩增(LAMP)应用最为广泛。此种技术不需要传统PCR中严格的温控条件，在恒温状态下即可完成扩增程序，其检测灵敏度可以与实时荧光定量 RT-PCR相近，可以在1小时左右完成扩增，但其技术难度(主要是引物设计难度)较高，并且较难进行高通量的检测。另外，新兴的基因编辑技术也在最近被应用到新冠病毒的检测中。最为瞩目的便是结合了CRISPR/Cas技术和重组聚合酶扩增技术(RPA)的SHERLOCK技术，该技术能够在恒温条件下对痕量的靶 RNA进行扩增并在1小时内完成可视化的检测。具有操作简便、较为快速、高灵敏度等特点。核酸质谱技术也属于新型技术，结合了核酸扩增与质谱检测，具有高精确度、高灵敏度、高通量等特点。国内也已有企业研发可同时检测多种病原体的核酸质谱试剂盒。但此方法需要高端质谱仪，仪器成本非常高，并且对人员操作的资质要求较高。总之，以核酸扩增技术为核心的各类核酸检测普遍具有较高的灵敏度，但检测结果很大程度取决于样品采集与保存的质量(RNA 易降解)；检测所需时间较长，通常为几个小时不等；所需试剂成本较高；对人员操作要求较高，步骤繁琐；对仪器设备要求较高，其中各类型核酸扩增设备与质谱设备非常昂贵。