Gennemførlighed og analytisk ydeevne af TestNPass (IVDMD) til CoViD-19 diagnose på spytprøve (GraphealNpas)

FAKTISK VIDEN OM DIAGNOSTISKE STRATEGIER Den faktiske strategi for hurtig og nøjagtig diagnostik er stærkt (næsten udelukkende) afhængig af RT-PCR-baserede tests. Det franske videnskabelige råd, der rådgiver den nationale regering i håndteringen af ​​denne epidemi, har den 3. september bragt tre-aksepolitikken tilbage: "Test - Spor - Isoler" som det centrale svar på COVID-19-progressionen. Denne strategi er også den reaktion, som WHO har fremmet siden marts. Hvis den anvendes korrekt, giver denne tilgang høj ydeevne til at identificere positive tilfælde og spotte transmissionskæder, hvilket gør det muligt specifikt at isolere og sætte infektiøse patienter i karantæne. Det forventede resultat er en standsende epidemi, der tillader økonomisk genopretning og beskyttelse af befolkninger.

Stigningen i franske laboratoriekapaciteter med hensyn til deres evne til at udføre de nødvendige tests er opnået siden de tidlige dage af COVID-19. Siden den 10. august har vi nået tempoet på 100.000 daglige test på landsplan og toppet over 300.000 test pr. dag fra den 26. oktober (Santé Publique Frankrig).

Behovet for at lukke hele den franske befolkning ned for anden gang er imidlertid demonstrationen af ​​grænserne for denne strategi. Problemer kan opsummeres i et par nøglepunkter:

• Besværet med at udføre så mange tests som nødvendigt over hele det nationale territorium har vist sig vanskeligt og tillader ikke kontrol af lokale epidemiudbrud
• Gentagen prøvetagning for asymptomatiske patienter for at bekræfte viral clearance og mangel på viral udskillelse rejser stærke spørgsmål vedrørende dets gennemførlighed
• Behovet for prøvetagning af høj kvalitet til RT-PCR-tests, der nøjagtigt når nasopharyngeal hulrum, kræver uddannet personale, hvis tilgængelighed er begrænset. Indsamling af podninger er fortsat en vigtig flaskehals på landsplan.
• Vigtigt forbrug af PPE (personlige værnemidler) til prøveudtagningspersonale tilføjer en unødvendig spænding i forsyningskæderne I lyset af disse problemer er der et presserende behov for at gå fra RT-PCR-test til nye diagnostiske teknikker, der er i stand til at adressere den ovennævnte nøgle problemer. Hurtige antigene tests bliver evalueret og brugt allerede i nogle faciliteter og i meget kontrollerede omgivelser. Disse tests har dog vigtige begrænsninger, og deres relativt lave følsomhed i det virkelige liv (omkring 60 % af den positive overensstemmelse med RT-PCR for bedst ydende tests) er et problem, der skal løses hurtigt for at undgå at bringe indsatsen i fare for at udbredte tests og bevare offentlighedens tillid. Desuden leverer Rapid Antigenic Tests resultater på 15 til 30 minutter, meget hurtigere end traditionel RT-PCR, men stadig utilstrækkelig til massiv befolkningstest på overfyldte steder og offentlige forsamlinger (lufthavne, shows og sportsbegivenheder).

OM MEDICINSK UDSTYR

Vincent BOUCHIAT er en teamleder, tidligere forskningssenior og hovedefterforsker fra det franske videnskabsbureau CNRS inden for materialevidenskab og fysik, og han etablerede i 2019 en start-up (Grapheal) i Grenoble for at upcycle sit grundlæggende arbejde med de unikke egenskaber af grafen, hvilket muliggør syntese af elektroniske polymerer med biokompatibilitet og biologisk detektionskapacitet. Dette arbejde er patentbeskyttet i samarbejde med lokalt universitet (UGA), som giver bæredygtighed i udviklingen af ​​sådan teknologi.

Siden marts 2020 har Grapheal arbejdet på en engangsspecifik biosensor kaldet 'TestNPass digital Covid Ag-teststrimmel', hvilket giver mulighed for hurtig påvisning af SARS-CoV-2. Denne biosensor bruger den elektroniske detektion af den biokemiske matchning mellem specifikke antistoffer rettet mod virussen. Docking af virussen af ​​stabiliserede antistoffer fører til en ændring i konduktansen i sensorens elektroniske kredsløb, svarende til Seo og kollegas arbejde. Denne variation i elektrisk ledningsevne måles af et ultraportabelt og autonomt kredsløb, der kan parres med enten en computer eller en smartphone for at blive yderligere analyseret.

Konceptbeviset for enheden er blevet realiseret ved in vitro-eksperimenter, der sammensætter kommercielle prøver indeholdende rekombinante strukturelle proteiner af SARS-CoV-2-viruset med detektionselektroderne på den antigene engangsteststrimmel efter fortynding i en saltvandsopløsning (PBS). Testede prøver med Nucleocapsid- og Spike-proteiner var i stand til at udløse en ændring i konduktans, hvilket muliggjorde påvisning af det virale surrogat. Proteinkoncentrationer er blevet justeret for at matche in vivo-koncentrationer, og et vigtigt arbejde er blevet udført for at sikre, at signalbehandlingen er robust, pålidelig og gentagelighed af målingen.

Kryptering af resultatet inden for enhedens indbyggede behandlingskredsløb gør det muligt at udvikle en enhed, der er fuldt ud kompatibel med beskyttelsen af ​​personlige data og GDPR-overholdelse fra starten.

MULIGHED OG TIDLIGERE ERFARINGER HOS INDVIRKENDE HOLD:

Holdet fra Grapheal er hostet i BioPolis inkubatorfacilitet, hvor tilstedeværelse tæt på Grenoble Teaching Hospital (CHUGA) muliggør snævre samarbejder. Denne opstart fremhæver ydeevnen af ​​biosensing-teknologier baseret på grafenpolymerer. Grapheal-teamet har 7 medlemmer, som alle har ph.d. i biologiske videnskaber eller fysik. Holdet ledes af Vincent BOUCHIAT, som er en tidligere hovedforsker fra det franske nationale agentur for videnskabelig forskning (CNRS). Holdet er blevet belønnet med priser og belønninger, blandt andet i-lab 2020-konkurrencen afholdt af det franske ministerium for videnskabelig forskning og videregående uddannelse for innovative teknologier.

Til dette projekt har teamet slået sig sammen med specialister i IVD og medicinsk udstyr samt kyndig støtte fra reguleringsspecialister. I sidste ende har holdet anmodet om hjælp fra virologiteamet fra Grenoble Universitetshospital (CHUGA) for at opsætte det nuværende proof-of-concept-studie, det første af sin slags, der skal udføres i humane prøver.

Virologiteamet fra Grenoble Universitetshospital (CHUGA) er en pioner inden for udvikling af molekylærbaserede assays til viral diagnostik. Nogle af de nu klassiske PCR og RT-PCR, der i vid udstrækning anvendes til rutinediagnostik i Frankrig, er blevet oprettet inden for vores team og laboratorium. Disse teknikker og PCR-sæt, der nu er mærket af BioMérieux-firmaet, er blevet udviklet af samarbejdspartnere fra vores laboratorium, hvilket giver os en bred erfaring inden for diagnostisk teknik og molekylærbaserede teknologier.

Diagnostikken af ​​SARS-CoV-2-infektion er udført i vores laboratorium siden pandemiens tidlige dage. Vi har haft at gøre med de allerførste inficerede patienter fra Frankrig allerede den 8. februar 2020. Diagnostikken af ​​disse patienter er blevet væsentligt forbedret siden da, og SAR-CoV-2-detektion udføres nu som en almindelig daglig test med en hidtil uset hastighed. Sammen med udviklingen af ​​banebrydende teknikker, herunder pseudovirusneutraliseringsassays, råder vores team nu over en yderst kvalificeret ekspertise vedrørende COVID-19-spørgsmål.

Både mikrobiologiske og kliniske teams fra CHUGA har produceret forskningsprojekter og data om COVID-19-pandemi. Mere end 10 kliniske undersøgelser er blevet sat op, og halvdelen af ​​disse protokoller indskriver nu patienter på daglig basis. En af dem er lukket efter medtagelse af mere end 200 forsøgspersoner. Desuden er der udviklet samarbejde for at nå ud til mere end 50 fælles forskningsprojekter med samarbejdspartnere i Frankrig. Blandt disse har de landsdækkende projekter DISCoVery og French-COVID været hovedprotokoller, hvor vi matchede forventede mål.

Alt i alt er disse tidligere erfaringer nøglen til fremtidig succes i denne undersøgelse.

FORSKNINGSHYPOTESE

Denne undersøgelse har et hovedmål at demonstrere gennemførligheden af ​​Grapheal TestNPass-enheden til nøjagtigt at skelne SARS-CoV-2-infektioner i en testet population. Hvis den er afgørende, kan den evaluerede test hjælpe med at opdage og derfor begrænse spredningen af ​​virussen på nationalt territorium.

Rodhypotesen er som følger: bindingen mellem antistoffet rettet mod virale proteiner og viruset i sig selv er nok til at generere en ændring i konduktansen i en grafenbase-halvleder, der er målbar og gentagelig. Denne elektriske strøm kan derfor bruges som et surrogat af virusinfektion, viral udskillelse og viral smitsomhed. Opnået resultat er en elektrisk impuls, det vil nemt blive overført til en enhed til digital visning.

Samtidig vil denne undersøgelse bringe nogle af følgende elementer frem i lyset:

• Vigtig information om enhedens ergonomi til fremtidig udvikling og forbedring. Denne undersøgelse er den første brug uden for Grapheals team, feedback fra brugere vil være til stor hjælp til at understøtte fremtidig udvikling af enheden.
• Foreløbige data om analytiske præstationer. Vil hovedmålet med denne undersøgelse er at demonstrere gennemførligheden af ​​COVID-19-diagnose med enheden, vil nøgleydelsesdato såsom sensitivitet, specificitet, positiv overensstemmelse og negativ overensstemmelse blive estimeret. Dette vil tjene som et stærkt grundlag for både fremtidige undersøgelser og godkendelse fra tilsynsmyndigheder