Field deployable viral genomic surveillance using panviral integrated indexed primers
泛病毒集成索引引物（PiiP）分析法通过将广谱反应性引物与便携式 Oxford Nanopore 测序及离线分析相结合，实现了在资源有限的野外环境下进行快速、当日完成的病毒基因组监测，其在柬埔寨活禽市场的成功部署已证明了这一点。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。 阅读完整免责声明
病毒是隐形的旅行者，在人类、动物和环境之间穿梭，往往在人们察觉之前就已引发疫情。几十年来，捕捉这些威胁需要将样本送往遥远的高科技实验室，由专家花费数天或数周的时间来解码病原体的遗传密码。这种延迟在病毒出现与科学家识别它之间制造了一个危险的间隙。在世界许多地区，特别是在人类与动物近距离接触的地区，这种间隙可能是致命的。能够快速、准确地在发现病毒的地方进行检测，一直是公共卫生官员的目标，但传统上用于此类工作的设备往往过于庞大、昂贵或复杂，难以带入实地。
最近的研究描述了一种新方法，为弥合这一差距提供了可能。科学家们开发出一种结合了广谱遗传检测与便携式测序设备的方法，使他们能够在现场识别病毒。该技术使用特殊的引物，即设计用于同时捕捉多种不同类型病毒的短链遗传物质，而非仅仅针对单一特定目标。这些引物连接到一个标记系统，可以将遗传物质进行标记，以便由小型手持式测序仪读取。从采集样本到在笔记本电脑屏幕上看到结果，整个过程现在可以在一天内完成，即使是在没有互联网或中央电网连接的偏远地区。
研究人员在柬埔寨测试了这一系统，该国野生动物、家畜与人类的混合共存为新疾病的产生提供了温床。他们首先通过在已知病毒的各类样本中添加病毒，检查了该测试在受控实验室环境下的表现。他们使用了鸡喉拭子、蝙蝠肠道组织、蚊子匀质液和狗脑组织，并加入了禽流感、SARS-CoV-2、登革热和狂犬病等病毒，以观察该测试是否能找到它们。结果令人鼓舞。该测试成功检测出了几乎所有样本中的病毒，即使在病毒含量极低的情况下也是如此。它能够区分不同类型的病毒，例如将登革病毒与其他类似的昆虫传播病毒区分开来，并且即使在像研磨后的蚊子或肮脏的市场水这样复杂的混合物中也能表现良好。然而，团队指出，虽然该测试在识别病毒家族方面表现出色，但在精准定位流感病毒的具体亚型时有时会遇到困难，他们承认这是设计中的一个局限性。
为了证明该系统可以在传统实验室之外工作，团队在金边一个活禽市场中搭建了一个便携式实验室。这套装置规模很小，仅容纳在三个手提箱内，并由一个便携式电池站供电。它包括一个小型离心机、一个用于加热和冷却样本的热循环仪、一个用于可视化DNA的凝胶电泳仪以及一台手持式测序仪。值得注意的是，他们甚至使用了一个标准的电饭煲来熔化凝胶测试所需的琼脂，展示了如何利用当地工具进行科学应用。在市场炎热潮湿的环境下，团队收集了环境样本，包括空气过滤器、禽笼中的水以及禽类尸体清洗水。他们在现场处理了这些样本，在约六个半小时内完成了从提取到测序的整个工作流程。
实地测试产生了立竿见影的结果。在采集样本后的几小时内，该系统就识别出了市场中循环流动的流感病毒，包括H3、H7和H9亚型，以及禽类冠状病毒。速度是其中最关键的因素；团队在太阳落山前就对市场中存在的病毒有了清晰的了解。这种快速周转意味着，卫生官员可以在疫情爆发的早期阶段做出控制或进一步检测的决策，而不是等待数日去接收来自遥远城市的报告。研究还强调了拥有包含当地病毒株数据库的重要性，因为自动化软件有时会遗漏那些在其全球库中代表性不足的病毒，从而需要人类专家对数据进行复核。
虽然该系统并非解决所有问题的万灵药，但它代表了我们在监测疾病方面迈出的重要一步。它表明，将基因组监测带到疫情边缘是可能的，将曾经需要大量设备的复杂过程转变为可以装进手提箱的东西。研究人员强调，该工具旨在筛选已知会在物种间传播的特定病毒组，作为一种预警系统，而非替代所有其他诊断方法。通过证明这种工作流程可以在热带资源匮乏的环境中运行，这项研究表明，未来疫情检测的突破口可能不在高耸的实验室大楼里，而是在那些新疾病最容易产生的地方。
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