Ny COVID-19-hurtigtestteknologi udfører PCR hurtigere end lignende test på markedet

I mere end 30 år har polymerasekædereaktion (PCR) været guldstandarden inden for molekylær diagnostisk testning, påvisning af genetisk materiale, såsom dem fra en virus eller fra humant DNA. Men PCR, herunder omvendt transkription polymerase kædereaktion (RT-PCR), udføres for det meste i store, centraliserede laboratorier, ikke i point-of-care (POC) indstillinger, fordi instrumenteringen er omfangsrig, dyr, tager lang tid for resultater , og kræver uddannede teknikere til at køre det. Disse begrænsninger har ført til mangel på nøjagtig POC-diagnostik samt flaskehalse i testresultater, især under COVID-19-pandemien.

Forskere ved Columbia Engineering og Rover Diagnostics annoncerede i dag, at de har bygget en RT-PCR-platform, der giver resultater på 23 minutter, der matcher de længere laboratoriebaserede tests – hurtigere end andre PCR-tests på markedet. Den kan tilpasses til at teste for en bred vifte af infektionssygdomme, herunder ikke kun COVID-19, men også influenza, streptokokker og andre vira, der kræver hurtig diagnose. Dens målrettede følsomhed er højere end andre typer test såsom isotermisk, antigen og CRISPR. Og med kun to pund er Rover PCR let at bære rundt på og kan bruges af alle.

"Vores mål var at skabe en platform, der kan bruges på steder, hvor hurtige omstillingsresultater er kritiske, på apoteker, transportknudepunkter, offentlige arrangementer og på virksomheder, der screener medarbejdere, der kommer tilbage på arbejde," siger Sam Sia, professor i biomedicinsk teknik og Viceprost for det fjerde formål og strategiske indvirkning i Columbia.

Systemet blev udviklet i fællesskab med Rover Diagnostics, en bioteknologisk start-up, der blev grundlagt i 2018 af Sia og serie-tech-iværksætteren Mark Fasciano, Rover's CEO. Platformen bruger prøveforberedelsesteknikker udviklet på Sia's laboratorium, kombineret med en ny tilgang til termisk cykling, der omgår standardmetoden for Peltier-enheden - som opvarmer prøven udefra hætteglasset. I stedet bruger Rover's system en fototermisk proces - plasmonisk termocykling - der er afhængig af nanopartikler bestrålet af lys for hurtigt at generere varme indefra.

Holdet udførte med succes revers-transkriptase kvantitativ PCR (RT-qPCR) i en reaktionsbeholder indeholdende alle PCR-reagenserne. qPCR er den nuværende guldstandard laboratorieteknik til at identificere COVID-infektion. Teknikken giver kvantificering af infektiøse enheder, men den udgør også en række hindringer for point-of-care (POC) miniaturisering.

I undersøgelsen offentliggjort i dag i Nature Nanotechnology , adresserede forskerne disse udfordringer ved at udnytte plasmoniske nanopartikler - diskrete metalliske partikler, der reagerer på infrarødt lys ved at frigive varme - for at opnå realtids og multiplekset RT-qPCR på kliniske prøver.

"Dette burde virkelig flytte nålen på at levere hurtig og nøjagtig molekylær klinisk diagnostik i decentraliserede omgivelser," sagde Fasciano, en computerforsker, der blev software- og biotek-iværksætter. "Termisk cykling, så kritisk for DNA- og RNA-testning, kan nu fremskyndes, og både klinikere og patienter skal ikke vente så længe på resultater."

Rover-teamet bevæger sig fremad med et kommercielt produkt, der kan detektere COVID-19, dets varianter og andre infektionssygdomme. + Udforsk yderligere

Lovende COVID-19-hurtigtestteknologi går ind i fase 1 af NIH-udfordringen