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這事聽起來絕對有吸引力：一款家庭測試套件，允許用戶隨時隨地檢測自己是否感染了新冠病毒。理想中，這種套件的使用方式與傳統驗孕棒類似，只需要半個小時就能得出測試結果。
雖然該套件還未正式推出，但生物科技領域的創業家Jonathan Rothberg正在為此努力。
關注生物科技的朋友們對Rothberg這個名字可能並不陌生。在過去二十年以來，他曾經先後創立多家基因組測序公司，推出各類突破性技術以不斷加快基因組測序速度並降低測序成本。（在其中一家公司內，他率先完成了對Jim Watson個人基因的完整測序並聲名大噪；期間，他還以3.75億美元價格賣出了另外一家由他創立的生物科技公司。）2014年，Rothberg推出了名為4Catalyzer的初創加速器項目，致力於發明各類智能醫療設備。最早從該加速器項目中誕生的是Butterfly Network公司，他們主要銷售手持式超聲工具，能夠將結果讀數顯示在智慧型手機螢幕之上。
Rothberg在今年3月7日發布的推文中，表達了自己對於新冠病毒測試套件的興趣。他表示自己進行了初步的「思想實驗」，而後將迅速跟進並將其打造成一個真實存在的項目。
Rothberg在接受郵件採訪時解釋道：「我告訴我的團隊，中國人民在十天之內就在武漢建成一家醫院；我們當然也應該有能力在十天之內為COVID-19新冠病毒開發出一款真正的家庭測試套件。受到這樣的激勵，團隊正日以繼夜地努力推動這一目標。」
Rothberg表示，他目前正與蓋茨基金會進行討論，此前該基金會就已經在為他的多家公司及項目提供支持。而在此次疫情中，蓋茨基金會也一直在努力推動家庭新冠狀態測試方面的研究，Rothberg表示雙方的方案有望形成互補。
蓋茨基金會的套件中包含一種鼻拭棉簽，人們可以將自己的體液樣本送往實驗室，利用「高標準」設備進行分析，並在幾天之內得出結果。而Rothberg的套件則支持在半小時內將結果顯示在智慧型手機上。但正如他在推文中的說明，目前該套件的測試結果還不太準確，偶爾會給出假陽性及假陰性結果。
如果兩個項目能夠共享數據，Rothberg認為他的團隊就能夠快速比較結果並更好地了解自己這款套件的準確度。另外，使用Rothberg套件的用戶也可以對接蓋茨基金會的方案，對結果做出進一步確認。
Rothberg指出，他的團隊正與蓋茨團隊的研究人員「協同努力」，而且已經從溝通當中獲得巨大助益。他指出，「蓋茨基金會為我們提供了不少關於套件簡化的良好建議，同時也幫助我們摸索出了如何引導用戶正確理解套件用法。」Rothberg還在採訪郵件中補充道，目前雙方正在互通互補，「我們知道如何製作試劑盒並放大DNA表達，他們則更熟悉流行病學。」但截至本文撰稿時，我們未能聯繫到蓋茨基金會，因此無法證實雙方的合作關係細節。
在Rothberg方面，這項工作主要由Homodeus公司的科學家們主導——這是一家來自4Catalyzer加速器項目的合成生物學企業。
下面來看Homodeus家用套件的基本原理。
首先，用戶需要通過棉簽從鼻腔或口腔內部提取少數細胞。接下來，用戶根據配套應用程式中的說明將棉簽浸入三個試管內，各個試管將發生對應的化學反應（後文將具體闡述更多細節）。
是否感染的答案，就藏在第三管液體的顏色當中——如果套件發現用戶已經感染，則第三管液體將變色（可能是紅色）；而如果未被感染，則變成另一種顏色（可能是綠色）。如果測試失敗，則試劑不會變色。用戶可以使用手機攝像頭拍攝照片，則後應用程式會顯示檢測結果以及更多細節信息。
這項測試的檢驗對象並非抗體，因為抗體其實是人體與新冠病毒相抗衡的天然防禦手段。Rothberg表示，他的團隊之所以不採用檢測抗體的方法，是因為感染者可能需要幾天時間才能生成足以被檢測出的抗體數量。他想要的效果，是在用戶感染病毒後立即能夠檢測出結果的工具。另外，他還希望開發另一種測試，確保感染者在治療期間能夠定期檢查，從而確定自己的身體何時已經將病毒徹底清理出去。
對於這種即時檢測，測試工具必須能夠識別出病毒的遺傳物質。當前肆虐新冠病毒的正式名稱為SARS-CoV-2，且由單鏈RNA構成。
下面來看幾支試管中發生的奇妙化學反應。
在試劑盒的第一支試管中，棉簽上的細胞會被打碎，保證其中的遺傳物質被暴露在外。在第二支試管內，一種名為引物的分子負責尋找病毒RNA的唯一編碼。如果引物發現了新冠病毒的RNA，則激活下一過程，向該RNA中添加一條補充性DNA鏈，從而構成雙鏈分子。這種反應的最大優點在於，DNA分子的穩定性要遠高於RNA，因此能夠更輕鬆地完成多次複製。
接下來，棉簽進入第三支試管，其中包含的專用酶會將上支試管中製造的DNA分子進行大量複製，藉此降低檢測難度。第三支試管中的另一組酶則負責實現顏色變化：如果病毒的遺傳物質激活一系列特定反應，則表現為某種顏色；如果未能激活任何反應，則表現為另一種顏色；
Rothberg解釋道，在新冠病毒爆發之前，Homodeus公司的科學家們就在對酶進行工程改造，希望藉此修復基因並開發食品級塑料。而他們目前正在開發設計師使用的新型酶，能夠「完成以往實驗室技術人員通過專用設備進行的完整測試。但現在，不需要實驗室、不需要技術人員、也不需要昂貴的設備。酶本身就足以完成所有工作。」
與這款套件匹配的手機應用不僅會指導用戶完成測試過程，同時也會將結果自動提交給公共衛生部門。負責開發該應用的4Catalyzer工程師Eric Kabrams表示，數據的共享方式必須符合醫療數據領域嚴格的隱私管理規則。他在一封採訪郵件中指出，「幸運的是，現代加密技術與數據隱私最佳實踐，使我們這套解決方案能夠在遏制病毒傳播與保護敏感信息這兩大目標之間取得平衡點。」
如果Rothberg的團隊成功開發出這款測試套件，那麼下一步自然是將其送至學術實驗室接受驗證。Rothberg預計，再有幾周原型設計就能夠交付實驗室。「我們已經與賓夕法尼亞大學及耶魯大學開展討論，希望儘快通過他們的醫院及臨床環境驗證測試結果。」
同樣的，在發稿之前，我們也未能聯繫到Rothberg提到的賓夕法尼亞大學及耶魯大學醫學院研究人員。
除了蓋茨基金會和Rothberg的研究團隊，普渡大學生物醫學工程助理教授Jacqueline Linnes也開發出了一款手持紙質設備，可以用於檢測包括新冠病毒在內的多種病毒。她表示，Rothberg提出的反應基本符合標準流程，與實驗室內的受控實驗環境區別不大。
Linnes在接受郵件採訪時指出，「一般來說，要想保證測試正常進行並取得可靠的結果，往往需要考慮到大量影響因素；但無論如何，能夠在家庭環境中完成自我檢測確實是個很好的想法。也正因為這種普適性，測試本身必須高度可靠。允許在實驗室外進行的測試往往需要具備極高的魯棒性。」Linnes還補充道，這種雙色檢測系統對於焦慮的普通用戶將非常實用，他們能夠藉此快速獲取陽性、陰性與失敗三種檢測結果。
至於影響因素，她也稍稍列舉了幾點：如果試管未能密封，則樣品可能遭到污染，並導致結果變化。她還指出，使用者也需要注意時間安排：「這些酶的活性很強，所以有時候會導致DNA的非特異性擴增。因此，如果反應時間過長，陰性樣品也有可能帶來陽性結果。」最後，她提醒驗證機構必須保證該測試足夠敏感以複查普通大眾——如果它只能檢測到住院患者這類高濃度病毒病例，則將毫無意義。
Rothberg承認，他的團隊目前面臨著巨大的技術挑戰：「我們想盡一切辦法讓整個測試過程簡單易行，只有這樣才能讓套件真正為大眾服務。」此外，一旦獲得成功並通過專家審查，那麼接下來的問題就是如何進行檢測套件的批量生產。Rothberg指出，他正在與那些有能力迅速提高產量的製造商洽談，同時聯繫分銷渠道商以幫助他們快速推廣這種工具。他解釋道，自己的目標是「讓這種測試方案在全球範圍內廣泛可用。在被問及預期價格時，他表示在贊助組織的支持下，他希望儘量免費為低收入人群提供該產品。
除了套件的開發、驗證與生產之外，Rothberg的團隊還需要考慮到法律法規的要求。他發布推文指出，他打算申請將這種測試套件作為「風險評估」工具，而非需要美國食品藥監局審核的醫療器械類診斷工具。他在採訪中解釋道，考慮到當前疫情的嚴重性，他希望食品藥監能與他積極合作。「我覺得其中應該不存在什麼無法克服的監管障礙，因為我們將在未來幾周內通過大學進行驗證，並保證使用符合併通過監管要求審查的製造商。」
那麼，我們什麼時候才能在家中用到這款測試套件？
Rothberg的回應是，「如果我們能夠獲得技術突破，那麼再過幾個月甚至是幾周，就有可能得出比較明確的答案。就在這個周末，將有更多分子生物學志願專家為到我們這裡提供幫助。」他還慷慨地向所有勇於走出隔離區的志願者們宣傳道，「我們這裡包吃包住！」