不用“捅喉嚨”“戳鼻孔”，也不用等待24小時，只需在小袋子里呼氣30秒，就可以在5—10分鐘內得到新冠檢測結果——憑借中國科學家的努力，這樣的技術已經不是夢想。
近日在線發表于國際學術刊物《呼吸研究雜志》的一篇論文表明，北京大學環境學院要茂盛教授團隊與北京市朝陽區疾病預防與控制中心等團隊合作，集成呼出氣采樣、氣相色譜-離子遷移譜檢測和機器學習模型，研發出了新冠感染的無創呼出氣揮發性有機物組合指紋篩查系統，該系統已經申請了國家發明專利。
要茂盛向科技日報記者解釋了該技術背后的原理：由于能量消耗方式的變化，新冠感染者呼出氣體的化學成分會出現不同。實驗表明，新冠患者和其他呼吸系統疾病患者呼出氣中丙醇水平相比健康受試者顯著升高，而新冠患者呼出氣中丙酮水平相比其他呼吸系統感染患者和健康受試者顯著降低。研究團隊結合不同對照組的呼出氣樣品及其背景環境空氣進行分析，識別出了12種關鍵內源性VOCs(揮發性有機物)標志物。這些標志物就是篩查識別新冠感染者獨一無二的“指紋”，使其區別于健康人以及其他呼吸系統疾病的患者。
檢測中無需任何檢測試劑，被試者使用一次性呼吸袋，只要呼氣30秒便可完成樣品采集。獲得呼出氣樣本后，系統結合支持向量、梯度加速和隨機森林三種機器學習算法對12種關鍵VOCs標志物進行建模，最快能在5—10分鐘內實現新冠患者快速篩查。基于現有數據模型，檢測的特異性和靈敏度達到了95%以上。相比核酸檢測，這種方法不僅簡便省時，還十分經濟。
“實驗已經證明這種方法有效。檢測不但快，而且足夠靈敏。”要茂盛介紹說，“從實驗到臨床，需要的是更多的樣本量。”此前參與研究的包括74例新冠患者，30例非新冠呼吸系統感染患者，以及87位醫務工作人員和健康受試者。目前，新冠感染的無創呼出氣篩查系統正計劃擴大樣本量，開展進一步優化與測試，以實現推廣應用。
要茂盛補充說，新冠核酸檢測有時會出現“假陰性”的問題。在疫情防控工作當中，假陰性(即實際感染新冠但檢測為陰性)會帶來巨大隱患，特別是在核酸假陰性條件下解除隔離的漏檢風險。許多場所和場景都需要快速篩查，例如高層會議、海關入境、特殊航班、隔離酒店、收治醫院等。在這些地方，無創呼出氣篩查系統有望發揮額外輔助作用，填補核酸檢測在時間和靈敏度方面的不足，做到“雙保險”，降低新冠肺炎傳播風險。
據國際媒體報道，2020年以來，新加坡、日本、印度尼西亞等國科研人員都曾開發“呼氣測新冠”技術。對此，要茂盛指出，中國研究團隊是最早取得此項成果的。
“新冠疫情暴發之初，我們就在開發這種技術。2020年6月，我們就以預印版的形式發表了研究成果，在國際范圍內是最早的。”要茂盛強調說。(孫明源)
