Первоначальные результаты показывают, что тест может различать антитела, вырабатываемые в ответ на SARS-CoV-2, и четыре других коронавируса со 100% точностью.
В настоящее время исследователи работают над тем, чтобы понять, можно ли использовать это простое в использовании, энергонезависимое устройство для оказания медицинской помощи для прогнозирования тяжести инфекции COVID-19 или иммунитета человека против вариантов вируса.
Кроме того, недавно продемонстрировав, что та же платформа «анализа D4» может обнаруживать инфекции Эбола на день раньше, чем тест полимеразной цепной реакции (ПЦР) по золотому стандарту, исследователи говорят, что результаты показывают, насколько гибкой может быть технология для адаптации к другим текущим или будущим заболеваниям.
Результаты появятся в Интернете 25 июня в журнале Science Advances.
«На разработку теста D4 ушло шесть лет, но когда ВОЗ объявила вспышку пандемией, мы начали работать над сокращением всей этой работы до нескольких месяцев, чтобы мы могли изучить, как этот тест можно использовать в качестве инструмента общественного здравоохранения», сказал Ашутош Чилкоти, Алан Л. Каганов, заслуженный профессор, заведующий кафедрой биомедицинской инженерии Duke. «Наш тест разработан так, чтобы быть адаптируемым и действительно ориентированным на оказание помощи, и это явно сценарий, когда портативная, быстрая и экономичная диагностика будет наиболее полезной."
Технология основана на полимерном покрытии кистью, которое действует как своего рода антипригарное покрытие, предотвращающее прилипание чего-либо, кроме желаемых биомаркеров, к тестируемому слайду во влажном состоянии. Высокая эффективность этого антипригарного экрана делает анализ D4 невероятно чувствительным даже к низким уровням целевых показателей. Этот подход позволяет исследователям печатать разные молекулярные ловушки на разных участках слайда, чтобы сразу улавливать несколько биомаркеров.
Текущая версия платформы также имеет крошечные узорчатые туннели, которые используют физику жидкостей для отбора образцов через каналы без необходимости использования электричества. С помощью всего лишь капли крови и капли биомолекулярной смазки тест запускается автономно за считанные минуты и может быть считан детектором размером примерно с очень толстый iPad.
«Детектор питается от батареи, и для проведения теста не требуется никакого питания, поэтому вы можете бросить все это в рюкзак и по-настоящему протестировать на месте с минимальными затратами ресурсов», – сказал Джейсон Лю, аспирант. работает в лаборатории Чилкоти, которая разработала и построила детектор.
В текущем исследовании исследователи проверили способность анализа D4 обнаруживать и количественно определять антитела, вырабатываемые против трех частей вируса COVID-19 – субъединицы белка-шипа, связывающего домена внутри белка-шипа, который цепляется за клетки, и белок нуклеокапсида, который упаковывает РНК вируса.
Тест смог обнаружить антитела у всех 31 пациента с тяжелыми случаями COVID-19 через две недели. Он также сообщил об отсутствии ложноположительных результатов в 41 образце, взятом у здоровых людей до начала пандемии, а также в 18 образцах, взятых у людей, инфицированных четырьмя другими широко распространенными коронавирусами.
Учитывая, что пандемия в США идет на спад, а сотни других тестов на антитела COVID-19 находятся в стадии разработки, исследователи не верят, что этот конкретный тест, вероятно, будет развернут в больших количествах. Но они говорят, что доказанная точность и гибкость платформы делают ее главным кандидатом для разработки других типов тестов или использования в будущих вспышках.
Например, платформа потенциально может проверить, есть ли у людей иммунитет к различным штаммам COVID-19, которые продолжают появляться.
«Люди задают много вопросов о том, защищены ли они от новых вариантов COVID-19, и наш тест может ответить на некоторые из них», – сказал Джейк Хеггестад, аспирант, работающий в лаборатории Чилкоти, который разработал чип для тест. «Мы считаем, что наша платформа должна иметь возможность различать, есть ли у людей антитела, которые могут нейтрализовать возникающие вызывающие озабоченность варианты, или эти антитела не будут защищать от новых вариантов."
Исследователи также работают над разработкой платформы для тестирования нескольких прогностических маркеров COVID-19, которые вместе могут указать, есть ли у пациента тяжелый случай заболевания.
«Мы разработчики платформ, поэтому мы работаем над тем, чтобы показать, как эту технологию можно легко модифицировать для выполнения различных задач», – сказал Дэвид Киннамон, аспирант, который разработал систему обработки жидкости для теста. «Мы показываем, что эта единая платформа может работать как диагностическая, оценивать иммунный ответ после заражения и прогнозировать исход заболевания, возможно, все одновременно.
Я не знаю многих тестов, которые могут это сделать."
«И все это он может делать на платформе, которая очень удобна в использовании и транспортабельна», – сказал Хеггестад. "Одно дело делать все это на централизованном предприятии, таком как Duke, и другое – иметь возможность проводить крупномасштабные испытания и получать хорошие, чувствительные результаты в удаленных местах по всему миру."
Это исследование было поддержано Национальным научным фондом (CBET2029361), Национальным институтом рака (P30-CA014236, R01-CA248491, UH3-CA211232), Министерством обороны (W81XWH-16-C-0219), Академией обороны США.
Королевство (ACC6010469) и Программа исследований помощи пострадавшим (W81XWH-17-2-0045).