RNA病毒，尤其是具备跨物种传播能力的RNA病毒，对人类、动物及环境安全构成严重威胁。2024年在美国爆发的高致病性H5N1禽流感病毒在奶牛群、奶产品及奶牛场工人之间的传播便是一个典型例证。随着新型RNA病毒大流行风险的不断加剧，实施“同一健康”策略已迫在眉睫。然而，医院和研究机构等集中式病毒检测体系难以实现“同一健康”策略所需的广泛病毒监测与诊断，尤其是在资源匮乏的地区。近年来，基于多学科交叉的RNA病毒传感技术的快速发展有望为这一挑战提供解决方案。
近日，之江实验室王镝课题组、北京大学戴慧等团队领衔在The Lancet Microbe发表了题为Sensors for surveillance of RNA viruses: a One Health perspective的综述文章，总结了用于检测RNA病毒感染进程中不同生物标志物（RNA、抗原及抗体）的传感技术的前沿进展，并探讨了在“同一健康”策略框架下部署这些传感器的可行性与潜在挑战。
该综述首先介绍了RNA、抗原、抗体传感技术的最新进展和检测原理（图1），总结对比了不同传感技术的各项性能指标和优缺点，并探讨了各种传感器如何通过增强不同场景下的病毒监测能力来落实“同一健康”策略。综述指出，光学和纳米等技术的突破性进展提高了RNA病毒传感器的灵敏度，合成生物学和材料化学等多学科研究共同推动了生物敏感材料的发展进步。此外，传感器的高通量和快速迭代能力能够有效应对RNA病毒的多样性和快速进化。
图1. 具有在监测系统中应用潜力的RNA病毒传感器
最后，综述探讨了当前新兴传感技术在应用中面临的挑战，其中包括：1）使用成本：一些先进传感技术的使用仍依赖专用设备，无法广泛应用于中低收入国家或地区；2）生物传感材料：生物传感材料在复杂样本条件下易失活、易受干扰，开发高稳定、高特异性的敏感材料仍具有挑战性；3）多重检测：多重检测虽然提高了通量，但针对特定病毒可能需要调整传感器的结构、检测范围等参数；4）检测结果解读：正确解读检测结果需要建立在全面了解生物标志物及其传感技术的特点和局限性之上（图2）；5）数据挖掘：传感检测数据蕴含了病毒毒性、传播性和耐药性等宝贵信息，但挖掘这些信息有赖于先验知识。解决这些问题需要合成生物学、材料科学、微加工和纳米加工技术等领域的跨学科合作，也需要考虑大规模生产问题，推动RNA病毒传感器在“同一健康”策略中的广泛应用。
图2 各类RNA病毒传感器的应用与对比
该文章由多单位共同完成分析写作，涉及生物医学工程、公共卫生、环境科学等多学科领域。之江实验室王镝特别感谢东北大学郝爽教授大力支持帮助。
原文链接: https://www.thelancet.com/journals/lanmic/article/PIIS2666-5247(24)00297-0/fulltext