Ny derhjemme, spytbaseret COVID-test lige så effektiv som PCR i foreløbig analyse

PCR-tests, også kaldet molekylære tests eller nukleinsyretests, betragtes som guldstandarden til at påvise tilstedeværelsen af ​​SARS-CoV-2, den virus, der giver anledning til COVID-19. De kan dog tage et par dage at behandle, hvilket resulterer i unødvendig karantæne for negative personer eller forsinkelser for dem, der kræver bevis for negativ test for rejser eller andre forpligtelser. Hurtige antigen-detekterende test er på den anden side bekvemme, men mindre pålidelige end PCR-tests.

For at bygge bro mellem nøjagtighed og bekvemmelighed har forskere i Penn State udviklet en spytbaseret testplatform derhjemme, der kan give resultater på 45 minutter. I foreløbige test opdagede platformen den COVID-fremkaldende virus med samme følsomhedsniveau som PCR-tests. Deres resultater offentliggjort i denne uge i ACS Sensors.

"PCR-testresultater tager omkring en time at udvikle i et laboratorium, men du skal medregne den tid, det tager at sende prøven til et laboratorium, og for laboratoriet at behandle den," sagde hovedforsker Weihua Guan, lektor i elektrisk ingeniør og biomedicinsk teknik i Penn State's College of Engineering. "Vi ønskede at skabe et levedygtigt alternativ til PCR, som folk kunne bruge derhjemme uden at skulle udholde den invasive næsetest."

Guan og hans team udviklede et testkit i håndfladestørrelse, hvor en person spytter ind i en patron og indsætter den i behandlingsplatformen. Inden for 45 minutter sendes testresultater til en tilpasset Android-app udviklet af forskerne.

Platformen bruger omvendt transkriptionsløkke-medieret isotermisk amplifikation, eller RT-LAMP, til at detektere virussen. Testenheden opvarmer først spyttet til 203 grader Fahrenheit, den temperatur, hvor viruspartikelskaller bryder fra hinanden og frigiver deres genetiske materiale. Det genetiske materiale blandes derefter med færdigpakkede reagenser i en mikrofluidisk patron. Til sidst afkøles prøven til 149 grader Fahrenheit, hvilket udløser en anden kemisk reaktion, hvor nogle få virale molekyler multipliceres til milliarder af kopier, hvilket gør virussen lettere at identificere. Hvis virussen er til stede i spytprøven, vil brugeren modtage et positivt resultat på deres tilsluttede smartphone-app.

For at teste opsætningen infunderede Guan og hans team humane spytprøver købt kommercielt med inaktiverede SARS-CoV-2-viruspartikler og kørte prøverne gennem prototypen. De testede også et par kliniske prøver. Platformen bestemte nøjagtigt, om hver prøve var positiv eller negativ for virussen.

"Vi testede hundredvis af falske prøver og kontrollerede mængden af ​​COVID-partikler i hver enkelt," sagde Guan. "Vores platform viste sig at være yderst følsom over for tilstedeværelsen af ​​virussen i både falske og kliniske prøver, med standarderne fastsat af PCR-testen som vores benchmark."

Forskerne sagde, at de planlægger at fortsætte med at teste deres platform med flere kliniske COVID-prøver gennem et samarbejde med Yusheng Zhu, medicinsk direktør for Clinical Chemistry and Automated Testing Laboratory ved Penn State Milton S. Hershey Medical Center.

Ud over flere kliniske test arbejder forskerne også på at forbedre testens korte holdbarhed, da enzymerne i prototypen nedbrydes ved stuetemperatur inden for tre dage efter produktionen. Holdet eksperimenterer med reagens-lyofilisering, en metode til frysetørring af biologisk materiale, der kan forlænge enzymets holdbarhed. Ifølge Guan indikerer de foreløbige resultater, at metoden vil tillade RT-LAMP-testen at vare mindst seks måneder ved stuetemperatur i butikker eller i medicinskabet derhjemme.

Forskerne indgav en foreløbig patentansøgning på deres enhed og sagde, at de planlægger at kommercialisere den, i afventning af opskaleret klinisk test og gennemgang af U.S. Food and Drug Administration.

Suresh V. Kuchipudi, midlertidig direktør for Penn State's Animal Diagnostic Laboratory (ADL) og Dorothy Foehr Huck og J. Lloyd Huck Chair in Emerging Infectious Diseases, og Michele Yon, forskningsteknolog hos ADL, erhvervede de kliniske prøver, der blev testet i dette arbejde. Andre bidragydere inkluderer Zifan Tang, Aneesh Kshirsagar og Tianyi Liu, alle Penn State ph.d.-studerende i elektroteknik, og Jiarui Cui, en Penn State bachelorstuderende i elektroteknik. + Udforsk yderligere

Hurtig, hjemme-prototype spyttest, der er lige så god som RT-PCR