Japanske forskere udvikler AI-nanopore-platform til nøjagtig, hurtig COVID-19-test

En hurtig og præcis måde at teste for COVID-19-infektion på ville være et stort skridt i at overvinde virussens greb over vores samfund. Nu har japanske forskere udviklet en lovende løsning:en ny platform, der kobler nanopore-teknologi med kunstig intelligens. Artiklen, "Hurtig test af omicron SARS-CoV-2-varianter i kliniske prøver ved brug af AI-nanopore," blev offentliggjort i Lab on a Chip .

Hvad er en nanopore? En nanopore er et minimalt hul i et tyndt underlag, ofte en siliciumwafer. En nanopore kan variere fra flere nanometer til flere hundrede nanometer i diameter - en skala, der er lille nok til at fungere med SARS-CoV-2, den virus, der forårsager COVID-19.

Kaoru Murakami, undersøgelsens hovedforfatter, forklarer, "Vores teknologi involverer at se på ændringer i den elektriske strøm, når forskellige materialer passerer gennem bittesmå nanoporer. Med brugen af ​​kunstig intelligens kan vi forstå strukturen, volumen og overfladeladning af forskellige materialer, inklusive vira."

SARS-CoV-2 er typisk for mange andre RNA-vira, idet det hele tiden muterer, og derved ændrer virusets egenskaber - inklusive infektionsrater og symptomer. En berygtet mutation af virussen, omicron-varianten, blev først identificeret i november 2021 og er kendt for sin evne til at sprede sig hurtigt. En af de største udfordringer for COVID-19-testning hidtil har været nøjagtig bestemmelse af tilstedeværelsen eller fraværet af nyligt muterede varianter i en prøve.

Således forsøgte forskerne først at demonstrere, at deres platform kunne opdage forskelle mellem seks forskellige varianter af SARS-CoV-2. Dernæst undersøgte de, om deres platform kunne identificere SARS-CoV-2-stammer i 241 spytprøver, indsamlet fra 132 personer inficeret med SARS-CoV-2 og 109 uinficerede mennesker.

Ikke kun var platformen i stand til at skelne mellem SARS-CoV-2-varianter, men den var også i stand til at bestemme tilstedeværelsen af ​​omicron-varianten 100 % af tiden.

Forskerne antager, at deres AI-drevne platform opdager forskelle i de såkaldte spike-proteiner (også kaldet S-proteiner), der dækker overfladen af ​​coronavirus. Disse proteiner, som har tendens til at mutere meget hurtigt, binder sig til værtscellereceptorer og spiller en afgørende rolle i at penetrere værtsceller.

Indtil nu har guldstandarden for SARS-CoV-2-detektion været en metode kaldet RT-PCR (revers transkription-polymerase-kædereaktionstest).

"Ligesom RT-PCR kan vores AI-nanopore-platform detektere coronavirus med høj sensitivitet og specificitet. En stor fordel ved vores nanopore-system er imidlertid, at det er meget billigere og har potentiale til at måle et større antal prøver i en given given periode. periode," forklarer Masaaki Murakami, seniorforfatter.

Fordelene ved dette system er ikke specifikke for SARS-CoV-2; andre RNA-vira har også en tendens til at have høje mutationsrater, og derfor kunne denne platform bruges til at påvise vira såsom influenza. Den nye platform kan endda hurtigt tilpasses til at teste for den næste nyligt opståede infektionssygdom.

Flere oplysninger: Kaoru Murakami et al., Hurtig test med høj præcision af omicron SARS-CoV-2-varianter i kliniske prøver ved brug af AI-nanopore, Lab on a Chip (2023). DOI:10.1039/D3LC00572K

Journaloplysninger: Lab on a Chip

Leveret af Osaka University