Introduction: The ongoing spread of pandemic coronavirus disease (COVID-19) caused by Severe Acute Respiratory Syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is of growing concern. Rapid diagnosis and management of SARS-CoV-2 is crucial for controlling the outbreak in the community. Here we report the development of a first rapid-colorimetric assay capable of detecting SARS-CoV-2 in the human nasopharyngeal RNA sample in less than 30 minutes. Method: We utilized a nanomaterial-based optical sensing platform to detect RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) gene of SARS-CoV-2, where the formation of oligo probe-target hybrid led to salt-induced aggregation and change in gold-colloid color from pink to blue visibility range. Accordingly, we found a change in colloid color from pink to blue in assay containing nasopharyngeal RNA sample from the subject with clinically diagnosed COVID-19. The colloid retained pink color when the test includes samples from COVID-19 negative subjects or human papillomavirus (HPV) infected women. Results: The results were validated using nasopharangeal RNA samples from positive COVID-19 subjects (n=136). Using RT-PCR as gold standard, the assay was found to have 85.29% sensitivity and 94.12% specificity. The optimized method has detection limit as little as 0.5 ng of SARS-CoV-2 RNA. Discussion/Conclusion: We found that the developed assay rapidly detects SARS-CoV-2 RNA in clinical samples in a cost-effective manner and would be useful in pandemic management by facilitating mass screening.


中文翻译：

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开发用于快速检测临床样本中 SARS-CoV-2 的基于 RNA 的检测方法

简介：由严重急性呼吸系统综合症冠状病毒 2 (SARS-CoV-2) 引起的大流行性冠状病毒病 (COVID-19) 的持续传播日益受到关注。SARS-CoV-2 的快速诊断和管理对于控制社区爆发至关重要。在这里，我们报告了第一个能够在 30 分钟内检测人鼻咽 RNA 样本中的 SARS-CoV-2 的快速比色法的开发。方法：我们利用基于纳米材料的光学传感平台检测 SARS-CoV-2 的 RNA 依赖性 RNA 聚合酶 (RdRp) 基因，其中寡探针-靶标杂交体的形成导致盐诱导的聚集和金胶体的变化颜色从粉红色到蓝色可见范围。因此，我们发现在临床诊断为 COVID-19 的受试者的鼻咽 RNA 样本中，胶体颜色从粉红色变为蓝色。当测试包括来自 COVID-19 阴性受试者或人乳头瘤病毒 (HPV) 感染的女性的样本时，胶体保持粉红色。结果：使用来自 COVID-19 阳性受试者 (n=136) 的鼻咽 RNA 样本验证了结果。使用 RT-PCR 作为金标准，发现该测定具有 85.29% 的灵敏度和 94.12% 的特异性。优化后的方法对 SARS-CoV-2 RNA 的检测限低至 0.5 ng。讨论/结论：我们发现，所开发的检测方法以具有成本效益的方式快速检测临床样本中的 SARS-CoV-2 RNA，并通过促进大规模筛查而有助于大流行管理。当测试包括来自 COVID-19 阴性受试者或人乳头瘤病毒 (HPV) 感染的女性的样本时，胶体保持粉红色。结果：使用来自 COVID-19 阳性受试者 (n=136) 的鼻咽 RNA 样本验证了结果。使用 RT-PCR 作为金标准，发现该测定具有 85.29% 的灵敏度和 94.12% 的特异性。优化后的方法对 SARS-CoV-2 RNA 的检测限低至 0.5 ng。讨论/结论：我们发现，所开发的检测方法以具有成本效益的方式快速检测临床样本中的 SARS-CoV-2 RNA，并通过促进大规模筛查而有助于大流行管理。当测试包括来自 COVID-19 阴性受试者或人乳头瘤病毒 (HPV) 感染的女性的样本时，胶体保持粉红色。结果：使用来自 COVID-19 阳性受试者 (n=136) 的鼻咽 RNA 样本验证了结果。使用 RT-PCR 作为金标准，发现该测定具有 85.29% 的灵敏度和 94.12% 的特异性。优化后的方法对 SARS-CoV-2 RNA 的检测限低至 0.5 ng。讨论/结论：我们发现，所开发的检测方法以具有成本效益的方式快速检测临床样本中的 SARS-CoV-2 RNA，并通过促进大规模筛查而有助于大流行管理。使用 RT-PCR 作为金标准，发现该测定具有 85.29% 的灵敏度和 94.12% 的特异性。优化后的方法对 SARS-CoV-2 RNA 的检测限低至 0.5 ng。讨论/结论：我们发现，所开发的检测方法以具有成本效益的方式快速检测临床样本中的 SARS-CoV-2 RNA，并通过促进大规模筛查而有助于大流行管理。使用 RT-PCR 作为金标准，发现该测定具有 85.29% 的灵敏度和 94.12% 的特异性。优化后的方法对 SARS-CoV-2 RNA 的检测限低至 0.5 ng。讨论/结论：我们发现，所开发的检测方法以具有成本效益的方式快速检测临床样本中的 SARS-CoV-2 RNA，并通过促进大规模筛查而有助于大流行管理。