Proveditelnost a analytický výkon TestNPass (IVDMD) pro diagnostiku CoViD-19 na vzorku slin (GraphealNpas)

SKUTEČNÉ ZNALOSTI O DIAGNOSTICKÝCH STRATEGIÍCH Aktuální strategie pro rychlou a přesnou diagnostiku se do značné míry (téměř výhradně) opírá o testy založené na RT-PCR. Francouzská vědecká rada, která radí národní vládě při zvládání této epidemie, vrátila 3. září zpět politiku tří os: „Test – Track – Isolate“ jako ústřední reakci na progresi COVID-19. Tato strategie je také reakcí, kterou od března podporuje WHO. Pokud je tento přístup správně aplikován, umožňuje vysoký výkon při identifikaci pozitivních případů a odhalování přenosových řetězců, což umožňuje specificky izolovat a umístit infekční pacienty do karantény. Očekávaným výsledkem je zastavení epidemie umožňující ekonomickou obnovu a ochranu obyvatelstva.

Od počátků COVID-19 bylo dosaženo nárůstu kapacit francouzských laboratoří, pokud jde o jejich schopnost provádět požadované testy. Od 10. srpna jsme dosáhli tempa 100 000 denních testů po celé zemi a dosáhli vrcholu nad 300 000 testy za den od 26. října (Santé Publique France).

Potřeba zablokovat celou francouzskou populaci podruhé je však ukázkou limitů této strategie. Problémy lze shrnout do několika klíčových bodů:

• Potíže s prováděním tolika testů, kolik je potřeba na celém území státu, se ukázaly jako obtížné a neumožňují kontrolu lokálních epidemií
• Opakované odběry vzorků u asymptomatických pacientů k potvrzení vymizení viru a nedostatečného vylučování viru vyvolává vážné otázky týkající se jeho proveditelnosti
• Potřeba vysoce kvalitního odběru vzorků pro testy RT-PCR, které přesně zasahují do nosohltanové dutiny, vyžaduje vyškolený personál, jehož dostupnost je omezená. Odběr výtěrů zůstává v celostátním měřítku významným úzkým hrdlem.
• Důležitá spotřeba OOP (osobních ochranných prostředků) pro pracovníky odběru vzorků přidává zbytečné napětí v dodavatelských řetězcích Ve světle těchto problémů je naléhavá potřeba přejít od testů RT-PCR k novým diagnostickým technikám schopným řešit výše uvedený klíč. problémy. Rychlé antigenní testy se již vyhodnocují a používají v některých zařízeních a ve velmi kontrolovaných podmínkách. Tyto testy však mají významná omezení a jejich relativně nízká citlivost v reálném prostředí (kolem 60 % pozitivní shody s RT-PCR pro nejvýkonnější testy) je problém, který je třeba rychle řešit, aby nebylo ohroženo úsilí vynaložené na rozsáhlé testy a udržet si důvěru veřejnosti. Rychlé antigenní testy navíc poskytují výsledky za 15 až 30 minut, mnohem rychleji než tradiční RT-PCR, ale stále nejsou dostatečné pro masivní populační test na přeplněných místech a na veřejných shromážděních (letiště, přehlídky a sportovní akce).

O ZÚČASTNĚNÉM ZDRAVOTNICKÉM PŘÍSTROJI

Vincent BOUCHIAT je vedoucí týmu, bývalý výzkumný pracovník a hlavní řešitel francouzské vědecké agentury CNRS v oblasti materiálové vědy a fyziky a v roce 2019 založil start-up (Grapheal) v Grenoblu, aby obnovil svou základní práci na jedinečných vlastnostech. grafenu, umožňující syntézu elektronických polymerů s biokompatibilitou a biologickými detekčními kapacitami. Tato práce je patentově chráněna ve spolupráci s místní univerzitou (UGA), která zaručuje udržitelnost ve vývoji takové technologie.

Od března 2020 Grapheal pracuje na specifickém biosenzoru na jedno použití s ​​názvem „TestNPass digital Covid Ag testovací proužek“, který umožňuje rychlou detekci SARS-CoV-2. Tento biosenzor využívá elektronickou detekci biochemické shody mezi specifickými protilátkami namířenými proti viru. Dokování viru stabilizovanými protilátkami vede ke změně vodivosti v elektronickém obvodu senzoru, podobně jako v práci Seo a kolegy. Tato změna elektrické vodivosti je měřena ultrapřenosným a autonomním obvodem, který lze spárovat buď s počítačem nebo smartphonem, aby mohl být dále analyzován.

Důkaz koncepce zařízení byl realizován in vitro experimenty spojujícími komerční vzorky obsahující rekombinantní strukturní proteiny viru SARS-CoV-2 s detekčními elektrodami jednorázového antigenního testovacího proužku po naředění ve fyziologickém roztoku (PBS). Testované vzorky s nukleokapsidovými a Spike proteiny byly schopny vyvolat změnu vodivosti, což umožnilo detekci virové náhražky. Koncentrace proteinů byly upraveny tak, aby odpovídaly koncentracím in vivo, a byla provedena důležitá práce, aby bylo zajištěno, že zpracování signálu je robustní, spolehlivé a opakovatelnost měření.

Šifrování výsledku v rámci obvodů zpracování na desce zařízení umožňuje vývoj zařízení, které je od počátku plně v souladu s ochranou osobních údajů a zaručuje soulad s GDPR.

PROVEDITELNOST A MINULÉ ZKUŠENOSTI ZÚČASTNĚNÝCH TÝMŮ:

Tým z Grapheal je umístěn v inkubátoru BioPolis, jehož přítomnost v blízkosti Fakultní nemocnice Grenoble (CHUGA) umožňuje úzkou spolupráci. Tento start-up zdůrazňuje výkon technologií biologického snímání založených na grafenových polymerech. Tým Grapheal má 7 členů, všichni mají doktorát z biologických věd nebo fyziky. Tým vede Vincent BOUCHIAT, který je bývalým hlavním řešitelem francouzské národní agentury pro vědecký výzkum (CNRS). Tým získal ceny a odměny, mezi které patří i soutěž i-lab 2020 pořádaná francouzským ministerstvem vědeckého výzkumu a vysokého školství za inovativní technologie.

Pro tento projekt spojil tým své síly se specialisty na IVD a zdravotnická zařízení a také s erudovanou podporou specialistů na regulaci. Nakonec tým požádal o pomoc virologický tým z univerzitní nemocnice v Grenoblu (CHUGA), aby mohl připravit současnou studii proof-of-concept, první svého druhu, která bude provedena na lidských vzorcích.

Virologický tým z univerzitní nemocnice v Grenoblu (CHUGA) je průkopníkem ve vývoji molekulárních testů pro virovou diagnostiku. Některé z dnes již klasických PCR a RT-PCR široce používaných pro rutinní diagnostiku ve Francii byly vytvořeny v rámci našeho týmu a laboratoře. Tyto techniky a soupravy PCR nyní pod značkou BioMérieux byly vyvinuty spolupracovníky z naší laboratoře, což nám poskytlo rozsáhlé zkušenosti s diagnostickou technikou a technologiemi založenými na molekulách.

Diagnostika infekce SARS-CoV-2 se v naší laboratoři provádí již od prvních dnů pandemie. Úplně prvními nakaženými pacienty z Francie jsme se zabývali již 8. února 2020. Diagnostika těchto pacientů se od té doby výrazně zlepšila a detekce SAR-CoV-2 je nyní prováděna jako běžný denní test v bezprecedentní míře. Spolu s vývojem špičkových technik včetně testů neutralizace pseudovirů má nyní náš tým vysoce kvalifikované odborné znalosti týkající se otázek COVID-19.

Mikrobiologické i klinické týmy z CHUGA produkují výzkumné projekty a data o pandemii COVID-19. Bylo zahájeno více než 10 klinických studií a polovina těchto protokolů nyní zařazuje pacienty denně. Jeden z nich byl uzavřen po zařazení více než 200 subjektů. Kromě toho byla rozvinuta spolupráce s cílem dosáhnout více než 50 sdílených výzkumných projektů se spolupracovníky ve Francii. Mezi nimi byly hlavními protokoly celostátní projekty DISCoVery a French-COVID, kde jsme dosáhli očekávaných cílů.

Celkově jsou tyto minulé zkušenosti klíčové pro budoucí úspěch v této studii.

VÝZKUMNÁ HYPOTÉZA

Hlavním cílem této studie je prokázat proveditelnost zařízení Grapheal TestNPass pro přesné rozlišení infekcí SARS-CoV-2 v testované populaci. V případě průkaznosti by vyhodnocený test mohl pomoci odhalit a omezit šíření viru na území státu.

Základní hypotéza je následující: vazba mezi protilátkou namířenou proti virovým proteinům a virem samotným je dostatečná k tomu, aby v polovodiči na bázi grafenu vyvolala změnu vodivosti, která je měřitelná a opakovatelná. Tento elektrický proud tedy může být použit jako náhrada virové infekce, šíření viru a virové infekčnosti. Získaný výsledek je elektrický impuls, který lze snadno přenést do zařízení pro digitální zobrazení.

Souběžně tato studie odhalí některé z následujících prvků:

• Zásadní informace o ergonomii zařízení pro budoucí vývoj a zlepšování. Tato studie je prvním použitím mimo tým Grapheal a zpětná vazba od uživatelů bude velkou pomocí při podpoře budoucího vývoje zařízení.
• Předběžné údaje o analytických výkonech. Bude-li hlavním cílem této studie prokázat proveditelnost diagnostiky COVID-19 pomocí zařízení, bude odhadnuto klíčové datum výkonu, jako je citlivost, specificita, pozitivní a negativní shoda. To poslouží jako pevný základ jak pro budoucí studie, tak pro schválení regulačními úřady