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成大許觀達奈米製出 高效COVID-19蛋白檢測晶片

許觀達與研究團隊(許觀達提供)
許觀達與研究團隊(許觀達提供)

【記者林寶雲/新竹報導】今年初中共病毒(COVID-19,武漢肺炎)疫情肆虐全球,至目前已有1,000多萬人確診,51萬多人死亡,造成全世界恐慌,各國紛紛投入疫苗及相關檢測藥物研發,希望能遏止疫情的擴散。

成大技轉育成中心舉辦的第三屆創新圓夢計畫,今年共評選出17組新創團隊,其中成大生物科技與產業科學系許觀達助理教授備受矚目。他以奈米科技製作COVID-19蛋白檢測晶片,偵測COVID-19個案血液抗體對新冠蛋白的辨識反應,其準確性與精準度高達95%以上,操作流程平均僅12分鐘。

許觀達指出,新冠病毒一般檢驗上使用核酸檢測,以鼻咽採檢非常不舒服且增加傳染風險,核酸檢測病毒的遺傳物,在病毒量低或是採檢不到的地方是沒辦法測出的。根據大陸深圳醫院研究指出,約59%的人經由第一次核酸檢測確診,因此國內以送檢3次為確診依據。相反的,以血液抗體檢測檢測人體對外來病毒的免疫反應,在患病7日後到痊癒數個月後仍可測得,加上採血容易,成為本實驗室的研究開發重點。

受新冠病毒感染的免疫反應存在極大的個體差異,有人症狀很嚴重而有些人沒明顯症狀,很難以一個或兩個病毒蛋白抗原做為檢測標準,因此市面出現的血液快篩檢測常常不甚準確,有鑑於此,實驗室跟市場走完全不同的方向,紮實的囊括多種新冠病毒蛋白,更增加了檢測其他高致病的冠狀病毒,準確並廣泛的研究新冠病毒感染後的免疫反應及專一性。

許觀達以奈米科技製作COVID-19蛋白檢測晶片許觀達以奈米科技製作COVID-19蛋白檢測晶片(許觀達提供)

許觀達談到蛋白質晶片是高通量篩選平台,非常適合用來解析免疫反應,在一月新冠病毒爆發時期,他開始苦思設計冠狀病毒蛋白晶片,於二月時完成雛形並於三月時試量產,經由一系列的生產和品管,得到高品質的新冠病毒蛋白晶片,100%的蛋白表達與25-50 pg的抗體偵測極限,這個偵測能力比快篩試紙或是酵素免疫分析法強1,000倍以上,所以可以在少量的血液檢體中獲得最大量的抗體免疫資訊。

接著進一步使用臨床檢體,驗證冠狀病毒蛋白晶片的臨床效益,測定30位新冠確診患者及30位健康受試者血液中的IgG及IgM,獲得97%的敏感性及97%的特異度。一片冠狀病毒蛋白晶片可以同時檢測14個血液樣本,耗時約150分鐘,平均一個檢體耗時約12分鐘,由於蛋白晶片上有許多病毒蛋白,他們進一步歸納出一組高效的生物標誌,可用來生產更準確的新世代快篩試劑。

蛋白質晶片的技術是許觀達在美國約翰霍普金斯Heng Zhu實驗室學習而來,攜家帶眷歸國半年以來,忙碌奔波建立新實驗室之際,卻恰巧遇上新冠疫情,發揮了返鄉的目地,以專長設計製造出冠狀病毒蛋白晶片,在研究室草創之期,無論在經費、儀器和產品推廣上都有很大的困難,他很感謝成功大學育成中心及圓夢計畫給予經費的支持、陳健生教授借予儀器、何宗憲醫師、中研院林宜玲研究員、高雄國軍醫院周怡佑護理師的幫忙與支持,以及學生杜品咸、Batuhan日以繼夜的付出。

許觀達與夫人(左二)、岳母(左一)及研究團隊合影。許觀達與夫人(左二)、岳母(左一)及研究團隊合影。(許觀達提供)

許觀達表示當初在美國學到的技術,如今授權給美國公司CDI Laboratories (世界最大的人類蛋白質晶片公司)在歐美販賣,是非常大的肯定。冠狀病毒蛋白晶片已經進入量產及技術授權階段,未來朝全自動蛋白質晶片診斷系統,以及新世代快篩試劑並進。