摘要：如今，麻省总医院百瀚医学中心（Mass General Brigham）的研究人员取得了一项突破性进展：他们通过改进该化学反应的配方，创造了一种生物发光诊断工具。该工具的亮度是现有模型的515倍，持续时间则延长了8倍。它不仅更亮，而且在一小时后仍能保留96%的

通过内部化学反应产生自身光源的动物是自然界众多奇观之一，也是生物技术科学家们长期以来努力复制并应用于人类的方向。

如今，麻省总医院百瀚医学中心（Mass General Brigham）的研究人员取得了一项突破性进展：他们通过改进该化学反应的配方，创造了一种生物发光诊断工具。该工具的亮度是现有模型的515倍，持续时间则延长了8倍。它不仅更亮，而且在一小时后仍能保留96%的发光强度，一举突破了现有工具面临的障碍。

这种名为“发光级联传感器（Luminescence CAscade-based Sensor, LUCAS）”的工具，利用了产生生物发光的天然“成分” —— 发光分子荧光素（luciferin），它与荧光素酶（luciferase）发生反应。传统上，复制自然界发光效果虽可行，但效果有限。科学家们虽能产生这种反应，却一直无法长时间维持发光。然而，LUCAS还包含一种名为“β-半乳糖苷酶（beta-galactosidase）”的酶，它能附着在荧光素上，调控其发光特性的释放。

因此，该工具不仅发光强度显著增强，而且持久性大幅提高，仅需一次反应即可高效地检测并点亮难以发现的病毒颗粒。

“开发有效的诊断工具极具挑战性，尤其是当你想到传染病颗粒的微小尺寸以及我们试图在其中识别它们的复杂生物体液环境时，”该研究的资深作者、布莱根妇女医院（Brigham and Women's Hospital）的研究员哈迪·沙菲（Hadi Shafiee）说。“在人体血液样本中寻找一个HIV颗粒，就像蒙着眼睛在一个装满果冻的奥运游泳池里寻找一块冰块。凭借其新颖的酶促级联反应（enzyme cascade）方法，LUCAS在检测这些复杂生物样本中的病毒方面实现了巨大飞跃。”

研究人员使用该新工具测试了177份含有病毒的患者样本和130份含有病毒并感染了多种病原体（包括SARS-CoV-2、HIV、HBV或HCV）的血清样本。我们所知的COVID-19（新冠病毒）样本通过鼻拭子采集，其他样本则通过血液采集。令人惊叹的是，LUCAS能帮助科学家在23分钟内确定病毒种类，且对所有感染的检测平均精确度超过94%。

受此突破的鼓舞，研究人员下一步将运用LUCAS检测其他生物体液中的病原体，并测试其能否在单个样本中识别多种病毒。研究团队表示，该工具设计为便携且易于使用，未来还可用于识别其他疾病的生物标志物，例如已知的阿尔茨海默病标志物。

“我们一直希望尽早检测出感染和疾病，因为这对治疗和长期预后至关重要，”该研究的第一作者、沙菲实验室的博士后研究员金成完（Sungwan Kim）说。“我们专注于开发灵敏、准确且易于获取的诊断工具，旨在使早期检测比以往任何时候都更简便，并将个性化医疗推向一个新时代。”

这项研究已发表在《自然-生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）期刊上。

来源：知新了了一点号