14-3_林啟萬_疫開罐讓病毒無所遁形 為台灣的防疫把關

「疫開罐」讓病毒無所遁形 為台灣的防疫把關

工研院發揮研發能力,助台灣對抗新冠肺炎,推出「核酸分子檢測系統(簡稱「疫開罐」)。

「疫開罐」具備「四高」特色:高精準,精準度高達90%、高靈敏,感染初期即可揪出病毒、高輕巧,600公克重量讓檢測帶著走、高效率,1小時即可檢測完成,為台灣的邊境管理與防疫工作把關。

工研院生醫所所長林啟萬博士提到,在傳染性疾病的傳染路徑跟防治上,最重要的一件事情就是阻斷傳染源、阻斷傳染途徑。而最重要的就是找到病原體,找到病原體的偵測方法有很多種,一是針對病原體本身,二是檢測病毒進入人體後的相關反應。

然而,這次的疾病傳染動態變化非常的多變,因此,這次我們就是利用病毒本身的核酸來做檢測的標的,這也是最精準的作法。然後,後續要考慮的就是如何採樣?如何檢測等問題。

在多重的考量與評估之下,我們選擇用核酸的方式來做檢測,主要的問題就在核酸的序列上。當時在國際間CDC、WHO都已經將病毒的基因定序、病毒的序列都公告在網路上,因此透過生物資訊分析,就可以找到適當的序列片段來做所有核酸檢測的依據。

在核酸檢測的領域忠,目前也還有很多不同的方法正在發展,而核酸放大的這個方法,PCR是目前大家所共同使用的黃金標準,各國也都在發展在這標準下的試劑。

工研院所採用的核酸檢測方法,實際上有兩種,第一是比較接近傳統的PCR,主要是在放大的方法跟儀器上面做改善,讓反應速度加快,提高準確性。另一種是用口水的恆溫放大,在傳統PCR裡,通常需要用儀器來做恆溫的調控,而熱溫度調控通常需要三個階段,也比較耗時,因此,在傳統的檢測中,所費時間需要二到四小時,而我們所說的改善方法,就是在放大的過程裡面,利用儀器的設計方法跟關鍵材料的酵素等做改善,這樣可以加快反應,就有機會在一個小時中,快速的得到檢測結果。

新冠病毒是非常狡猾的,他可能在量少的時候跟你的身體和平共處,在你免疫力降低或是不舒服時,就發現它的蹤跡出來。因此在採檢的過程中,根據對疾病的了解,有很多不同的方法在做採檢,包括採檢的位置、效果等,直到現在還有很多的爭論。就以採檢的位置來說,從喉頭的深部、淺部或是唾液、口水甚至是痰液等,都可能出現一會陽性、一會陰性,因此才會需要做三次的採檢,只要有一次陽性,就不能掉以輕心。

但無論如何,我們採集到的樣本,都需要做前置的處理,將病毒的顆粒打破,才能從他的核裡面,將核酸取出,做放大的檢測。

核酸檢測是對病毒的核糖核酸(RNA)進行檢測。他是從DNA轉譯出來,然而,病毒的RNA,是脆弱的,也無法保存太久。在做核酸分子放大檢測的過程中,最主要是利用分子的自我組裝的方式將指數放大,透過溫度的循環控制,在經過20-30分中的放大後,就可以看到結果,做為檢測的依據。也因為放大的關係,即使病毒量很少,還是可以精準的偵測到身體裡面的病毒顆粒存在。

工研院這次設計的「疫開罐」,就是利用傳統的核酸放大原理,做溫度的調變,這次改善的地方,主要是溫度的控制。我們在管子的兩端給予不同的溫度,讓核酸在試管中,從一端熱到一端較不熱的情況下去做快速的循環,加速他的反應,並且搭配試劑的調整設計,這樣就可以快速的檢測,達到檢測試劑最佳化,獲得最精準的結果。

工研院,一直扮演著整合的角色,國內的廠商在相關領域上,都有產品的發展與優異的技術。在這次新興的疾病上面,他們缺乏的是對病毒特性的掌握,在試劑的開發上,因為是新病毒,彼此也沒有經驗,因此不論是在分子試劑的開發或是儀器的調整,都需要一個整合的平台。而工研院在這次的疫情中,就擔負了整合技術、平台的角色。將國內廠商的相關知識、技術、設備做銜接整合,發展各自的專長,以達到最佳的成效。

這次的核酸分子檢測系統,真的非常感謝國內的廠商全力的協助,同時,我們也正在將「疫開罐」的採樣流程系統中,在自動化的部分做更好的提升。檢測中最重要的關鍵材料,像是酵素、化學藥品等,許多都是來自國外進口,在疫情發生的時候,全世界都在搶這些材料,也因為疫情的關係無法進口到台灣。這時,就看見台灣廠商的研發能力與積極參與,經過測試與驗證,台灣所研發的關鍵材料,可以取代原來的進口材料。

因為台灣廠商的積極與投入,台灣在這次的疫情中交出了一張漂亮的成績單,未來,我們會積極的爭取國際訂單,並將儀器系統做多元的發展,例如可以直接在現場快速的檢測,或是在中央實驗室發展快速的自動化、高通量的檢測應用,並建立開發整合平台,利用工研院的核心技術為中心,成為台灣相關領域產業最堅實有力的後盾與靠山,一起為台灣的生技產業開啟嶄新的未來。