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白宫疫情失守,原来是在这个关键问题上翻船...

项西行 北美新药科普历史网 2021-01-11

特朗普总统最近很烦,一方面,美国全国的疫情依然处于胶着状态,总的态势没有明显下降;而且几天前,他的后院起火,一位贴身侍从被确诊阳性了,同时,特朗普的重要智囊史蒂夫米勒的新婚妻子,也是副总统彭斯的新闻发言人,也中招了。其他确诊阳性的白宫工作人员还包括第一女儿伊万卡的助手。


这一下子就把美国的第一号和第二号人物同时暴露在危险之中,怪不得有人开玩笑说,特朗普总统现在必须注意自我保护了!因为根据美国宪法,如果正副总统同时身染重疾不能事事的话,代理总统大位的将是美国政坛第三号人物,也就是:


国会议长,民主党领袖南希佩罗西!


这可是特朗普不共戴天的仇人,我想他拼了老命也不能让这样的惨剧发生。


可是,如果说总统不注重自我防护,也不完全是事实。在一方面,出于某种原因他顽固地拒绝戴口罩;但是在另一方面,凡是能够近距离接近特朗普和彭斯的工作人员,都得到了密集的测试,任何访客在和总统会面之前,都必须得到核酸检测阴性的结果的确认之后才能放行。


在这样的严防死守之下,白宫核心人员居然不断中招,让人感到有些不可思议。今天彭博社发了一篇报道,引用了一篇尚未正式发表的研究论文,似乎揭开了这个谜团的玄机,这个答案竟是:


测试质量不佳!


这篇来自纽约大学医学院的文章,比较了白宫用的测试仪器和另外两种通用平台的准确率。结果吓人一跳,白宫试剂盒的准确率,比其他两种民用平台低了大概从33% 到 48%,也就是说,假如100个病人测试,白宫试剂盒会把其中三分之一到一半的阳性人误认为阴性。如此,正副总统的助手在严格小心的情况下突然被感染就好解释了:他们也许早就中招,但是由于病毒载量不高和试剂盒敏感度不够,被错过了。


这是不是白宫身先士卒甘愿为人民挡子弹,把好试剂留给群众而甘愿自己用最差的?


也并非如此。白宫的测试设备是来自医疗测试巨头雅培的ID NOW平台,相对于最早推出且在社会上得到大规模应用的罗氏设备,这是更新的一款,据说是应用了一种叫做恒温核酸扩增(Isothermal Nucleic Acid Amplification)的技术,我们在前文介绍过。罗氏技术的原理是常规的聚合酶链式反应(PCR),测试量巨大但是耗时几个小时;而雅培作为罗氏的竞争者,他家的技术规避了通常PCR所需的升温,恒温和降温的反复循环,能把检测的时间缩短到5到13分钟之间。这是因为这个“快”的特点,雅培的平台得到了总统和白宫的青睐。原因很简单,如果军方有紧急军情要面呈总统,如果能用棉签挖鼻孔几分钟确认阴性是最好的了;反之,如果等结果就等几个小时,等见到了总统那黄花菜也凉了。


但是万万想不到的是,坏事也坏在一个“快”字上。


下面这个视频是罗氏常规PCR的原理,你如果有耐心看完这一分钟半的话,会对PCR过程有一个基本的了解:



  • 当温度升到90度以上,这一步叫变性(在这样的温度下,鸡蛋会被煮熟蛋白会变性凝固,变性这个术语就是这么来的),DNA的两条双链被打开;


  • 然后温度下降到50度,这一步叫做淬火,意思是在突然的低温下,两个叫做引物的小分子会粘合在病毒基因序列的两端;


  • 最后温度缓升到70度,这一步叫“延长”,在这个温度下,DNA合成酶的活性最高,在”引物“的指导下,新的病毒基因链得到合成;


  • 然后是这个过程的周而复始,一对引物开始攻击2条DNA链,然后2链变4链,4链变8链,经过30个循环的指数阶扩增,病毒基因片段会增加到2的30次方个拷贝,浓度增加上百万倍,就能被机器检测到了。


你也许会发现,病毒基因片延长的步骤,是一个相当简洁的装配体系,就是引物小分子配DNA长链,在DNA合成酶的牵引下隆隆向前,这确保了该技术的极度灵敏性。


而雅培的技术,在分子机器的自我装配上,就复杂得多了,如下面的动画图所示。即使是外行也能大致读出,这里面涉及短链和长链的配对,长链分子间的内部自我装配,一旦在设计上稍有不慎,大分子内部折叠不稳,或者检测溶液的盐度或温度稍有差池,都会造成灵敏度的下降。也许这就这个原因造成了白宫关键性人物的漏检。


准备工作,把病毒分子序列包装成蓄势待发的状态


进入指数阶扩增的大爆发和复杂的的分子装配机


世界上没有免费的午餐,雅培赢得了速度却失去了准头。


罗氏是瑞士的,雅培是美国的,在医学诊断技术的比拼上,目前美国只能是以0比1落后于瑞士了。


现在总统陷入了两难的境地,一方面被指责在全国范围内的测试密度远远不够,另一方面,他严防死守的自家后院,即使是用最先进的测试设备狂轰滥炸,却依然眼睁睁看着城池失手。


这真是测也不对不测也不对。


特朗普总统非常希望在测试上打一个翻身仗


对美国的复工大业来说,这是一个不详的消息,既然病毒可以把重兵把守的国家心脏轻易击穿,那么对于缺乏测试条件的普通老百姓和企业而言,他们又哪来的信心去复工呢?


参考资料:

Optimised LAMP allows single copy detection of 35Sp and NOSt in transgenic maize using Bioluminescent Assay in Real Time (BART)

https://www.nature.com/articles/s41598-018-36207-4

False Negatives Raise More Questions About Virus Test Accuracy

https://www.bloomberg.com/news/articles/2020-05-13/false-negatives-raise-more-questions-about-virus-test-accuracy

White House scrambles after staffers test positive as new mask mandate takes effect

https://www.cnn.com/2020/05/11/politics/katie-miller-contract-tracing-coronavirus/index.html

Performance of the rapid Nucleic Acid Amplification by Abbott ID NOW COVID-19 in nasopharyngeal swabs transported in viral media and dry nasal swabs, in a New York City academic institution

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.05.11.089896v1

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