Viruslignende sonder kan hjælpe med at gøre hurtige COVID-19-test mere nøjagtige, pålidelig

Nanoingeniører ved University of California San Diego har udviklet nye og forbedrede sonder, kendt som positive kontroller, der kunne gøre det nemmere at validere hurtigt, point-of-care diagnostiske test for COVID-19 over hele kloden.

De positive kontroller, lavet af viruslignende partikler, er stabile og nemme at fremstille. Forskere siger, at kontrollerne har potentialet til at forbedre nøjagtigheden af ​​nye COVID-19-tests, der er enklere, hurtigere og billigere, gør det muligt at udvide test uden for laboratoriet.

"Vores mål er at få indflydelse, ikke nødvendigvis på hospitalet, hvor du har topmoderne faciliteter, men i lav-ressource, underbetjente områder, der måske ikke har den sofistikerede infrastruktur eller uddannet personale, " sagde Nicole Steinmetz, en professor i nanoingeniør ved UC San Diego Jacobs School of Engineering.

Positive kontroller er en fast bestanddel i laboratoriet - de bruges til at verificere, at en test eller et eksperiment faktisk virker. De positive kontroller, der primært bruges til at validere nutidens COVID-19-tests, er nøgne syntetiske RNA'er, plasmider eller RNA-prøver fra inficerede patienter. Men problemet er RNA, og plasmider er ikke stabile som virale partikler. De kan let nedbrydes og kræver afkøling, hvilket gør dem ubelejlige og dyre at sende rundt om i verden eller opbevare dem i lange perioder.

I et papir udgivet 25. november i ACS Nano , UC San Diego-forskere ledet af Steinmetz rapporterer, at ved at pakke segmenter af RNA fra SARS-CoV-2-virussen til viruslignende partikler, de kan skabe positive kontroller for COVID-19-tests, der er stabile - de kan opbevares i en uge ved temperaturer op til 40 grader C (104 grader F), og bevarer 70 % af deres aktivitet selv efter en måneds opbevaring – og kan passere påvisning som den nye coronavirus uden at være smitsom.

Holdet udviklede to forskellige kontroller:en lavet af plantevirus nanopartikler, den anden fra bakteriofag nanopartikler. Det er enkelt at bruge dem. Kontrollerne køres og analyseres lige ved siden af ​​en patientprøve, giver et pålideligt benchmark for, hvordan et positivt testresultat skal se ud.

For at lave plantevirus-baserede kontroller, forskerne bruger cowpea chlorotic mottle virus, som inficerer sortøjede ærteplanter. De åbner i det væsentlige virussen, fjerne dets RNA-indhold, erstatte dem med en syntetiseret RNA skabelon indeholdende specifikke sekvenser fra SARS-CoV-2 virus, luk derefter alt op igen.

Processen til at lave de bakteriofag-baserede kontroller starter med plasmider, som er ringe af DNA. Indsat i disse plasmider er gensekvenserne af interesse fra SARS-CoV-2 virus, samt gener, der koder for overfladeproteiner fra bakteriofagen Qbeta. Disse plasmider optages derefter af bakterier. Denne proces omprogrammerer bakterierne til at producere viruslignende partikler med SARS-CoV-2 RNA-sekvenser på indersiden og Qbeta-bakteriofagproteiner på ydersiden.

Begge kontroller blev valideret med kliniske prøver. En stor fordel, forskerne påpeger, er det i modsætning til de positive kontroller, der bruges i dag, disse kan bruges i alle trin af en COVID-19-test.

"Vi kan bruge disse som fuld proceskontroller - vi kan køre analysen parallelt med patientprøven, der starter hele vejen fra RNA-ekstraktion, " sagde første forfatter Soo Khim Chan, en postdoktor i Steinmetz' laboratorium. "Andre kontroller tilføjes normalt på et senere trin. Så hvis noget gik galt i de første trin, du vil ikke kunne vide det."

Indtil nu, forskerne har tilpasset deres kontroller til brug i den CDC-autoriserede RT-PCR-test. Selvom dette i øjeblikket er guldstandarden for COVID-19-test, det er dyrt, kompleks, og det kan tage dage at returnere resultater på grund af logistikken ved at sende prøver til et laboratorium med PCR-kapacitet.

Steinmetz, Chan og kolleger arbejder nu på at tilpasse kontrollerne til brug i mindre komplekse diagnostiske tests som RT-LAMP-testen, der kan udføres på stedet, ud af laboratoriet og give resultater med det samme.

"Det er en relativt simpel nanoteknologisk tilgang til at gøre lavteknologiske analyser mere nøjagtige, " sagde Steinmetz. "Dette kunne hjælpe med at nedbryde nogle af barriererne for massetest af undertjente befolkninger i USA og over hele verden."

Papirtitel:"Biomimetiske viruslignende partikler som alvorligt akut respiratorisk syndrom Coronavirus 2 diagnostiske værktøjer."