Durchführbarkeit und analytische Leistung von TestNPass (IVDMD) für die CoViD-19-Diagnose an einer Speichelprobe (GraphealNpas)

TATSÄCHLICHES WISSEN ÜBER DIAGNOSTISCHE STRATEGIEN Die tatsächliche Strategie für eine schnelle und genaue Diagnose stützt sich stark (fast ausschließlich) auf RT-PCR-basierte Tests. Der französische Wissenschaftsrat, der die nationale Regierung bei der Bewältigung dieser Epidemie berät, hat am 3. September die dreiachsige Politik „Test – Track – Isolate“ als zentrale Antwort auf das Fortschreiten von COVID-19 eingeführt. Diese Strategie ist auch die Antwort, die die WHO seit März fördert. Bei richtiger Anwendung ermöglicht dieser Ansatz eine hohe Leistung bei der Identifizierung positiver Fälle und der Erkennung von Übertragungsketten, wodurch infektiöse Patienten gezielt isoliert und unter Quarantäne gestellt werden können. Das erwartete Ergebnis ist ein Stillstand der Epidemie, die eine wirtschaftliche Erholung und den Schutz der Bevölkerung ermöglicht.

Der Anstieg der französischen Laborkapazitäten hinsichtlich ihrer Fähigkeit, die erforderlichen Tests durchzuführen, wurde seit den Anfängen von COVID-19 erreicht. Seit dem 10. August haben wir landesweit das Tempo von 100.000 täglichen Tests erreicht und einen Spitzenwert von über 300.000 erreicht Tests pro Tag ab 26. Oktober (Santé Publique France).

Die Notwendigkeit, die gesamte französische Bevölkerung ein zweites Mal abzuriegeln, demonstriert jedoch die Grenzen dieser Strategie. Die Probleme lassen sich in einigen Kernpunkten zusammenfassen:

• Der Aufwand, so viele Tests wie nötig im gesamten Staatsgebiet durchzuführen, hat sich als schwierig erwiesen und erlaubt keine Kontrolle lokaler Epidemieausbrüche
• Die wiederholte Probenahme bei asymptomatischen Patienten zur Bestätigung der viralen Clearance und des Fehlens einer Virusausscheidung wirft starke Fragen hinsichtlich ihrer Durchführbarkeit auf
• Die Notwendigkeit einer qualitativ hochwertigen Probenahme für RT-PCR-Tests, die die Nasen-Rachen-Höhle genau erreichen, erfordert geschultes Personal, dessen Verfügbarkeit begrenzt ist. Die Abstrichentnahme bleibt bundesweit ein wichtiger Engpass.
• Der erhebliche Verbrauch von PSA (persönlicher Schutzausrüstung) für das Probenahmepersonal führt zu unnötigen Spannungen in den Lieferketten. Angesichts dieser Probleme besteht ein dringender Bedarf für den Übergang von RT-PCR-Tests zu neuartigen Diagnosetechniken, die in der Lage sind, den oben genannten Schlüssel anzugehen Probleme. Antigen-Schnelltests werden bereits in einigen Einrichtungen und in sehr kontrollierten Umgebungen evaluiert und eingesetzt. Diese Tests weisen jedoch erhebliche Einschränkungen auf, und ihre relativ geringe Sensitivität im realen Umfeld (ca. 60 % positive Übereinstimmung mit RT-PCR für die besten Tests) ist ein Problem, das schnell angegangen werden muss, um die unternommenen Anstrengungen nicht zu gefährden weit verbreitete Tests und das öffentliche Vertrauen wahren. Darüber hinaus liefern Antigen-Schnelltests Ergebnisse in 15 bis 30 Minuten, viel schneller als herkömmliche RT-PCR, aber immer noch unzureichend für massive Bevölkerungstests an überfüllten Orten und öffentlichen Versammlungen (Flughäfen, Shows und Sportveranstaltungen).

ÜBER DAS INvolvierte MEDIZINPRODUKT

Vincent BOUCHIAT ist Teamleiter, ehemaliger Forschungsleiter und Hauptforscher der französischen Wissenschaftsagentur CNRS im Bereich Materialwissenschaften und Physik, und er gründete 2019 ein Start-up (Grapheal) in Grenoble, um seine grundlegende Arbeit an den einzigartigen Eigenschaften weiterzuentwickeln von Graphen, was die Synthese elektronischer Polymere mit Biokompatibilität und biologischen Erkennungskapazitäten ermöglicht. Diese Arbeit ist in Zusammenarbeit mit der örtlichen Universität (UGA) patentgeschützt, was Nachhaltigkeit in der Entwicklung dieser Technologie garantiert.

Seit März 2020 arbeitet Grapheal an einem spezifischen Einweg-Biosensor namens „TestNPass digitaler Covid-Ag-Teststreifen“, der den schnellen Nachweis von SARS-CoV-2 ermöglicht. Dieser Biosensor nutzt den elektronischen Nachweis der biochemischen Übereinstimmung zwischen spezifischen Antikörpern, die gegen das Virus gerichtet sind. Das Andocken des Virus durch stabilisierte Antikörper führt zu einer Leitwertänderung innerhalb der Sensorelektronik, ähnlich der Arbeit von Seo und Kollegen. Diese Variation der elektrischen Leitfähigkeit wird von einem ultraportablen und autonomen Schaltkreis gemessen, der entweder mit einem Computer oder einem Smartphone gekoppelt werden kann, um weiter analysiert zu werden.

Der Machbarkeitsnachweis des Geräts wurde durch In-vitro-Experimente erbracht, bei denen kommerzielle Proben, die rekombinante Strukturproteine ​​des SARS-CoV-2-Virus enthielten, nach Verdünnung in einer Kochsalzlösung (PBS) mit den Detektionselektroden des antigenen Einweg-Teststreifens zusammengefügt wurden. Getestete Proben mit Nucleocapsid- und Spike-Proteinen konnten eine Leitfähigkeitsänderung auslösen und ermöglichten so den Nachweis des viralen Surrogats. Die Proteinkonzentrationen wurden angepasst, um den In-vivo-Konzentrationen zu entsprechen, und es wurde eine wichtige Arbeit geleistet, um sicherzustellen, dass die Signalverarbeitung robust, zuverlässig und die Wiederholbarkeit der Messung ist.

Die Verschlüsselung des Ergebnisses innerhalb der integrierten Verarbeitungsschaltungen des Geräts ermöglicht die Entwicklung eines Geräts, das vollständig mit dem Schutz personenbezogener Daten konform ist und von Anfang an die Einhaltung der DSGVO gewährleistet.

MACHBARKEIT UND BISHERIGE ERFAHRUNGEN DER BETEILIGTEN TEAMS:

Das Team von Grapheal ist in der BioPolis-Inkubatoreinrichtung untergebracht, deren Präsenz in der Nähe des Grenoble Teaching Hospital (CHUGA) eine enge Zusammenarbeit ermöglicht. Dieses Start-up unterstreicht die Leistungsfähigkeit von Biosensor-Technologien auf Basis von Graphen-Polymeren. Das Team von Grapheal besteht aus 7 Mitgliedern, die alle in Biowissenschaften oder Physik promoviert sind. Das Team wird von Vincent BOUCHIAT geleitet, einem ehemaligen Hauptforscher der französischen nationalen Agentur für wissenschaftliche Forschung (CNRS). Das Team wurde mit Preisen und Belohnungen ausgezeichnet, darunter der Wettbewerb i-lab 2020 des französischen Ministeriums für wissenschaftliche Forschung und Hochschulbildung für innovative Technologien.

Für dieses Projekt hat sich das Team mit Spezialisten für IVD und Medizinprodukte sowie sachkundiger Unterstützung durch Regulierungsspezialisten zusammengeschlossen. Letztendlich hat das Team das Virologieteam des Grenoble University Hospital (CHUGA) um Hilfe gebeten, um die vorliegende Proof-of-Concept-Studie zu erstellen, die erste ihrer Art, die an menschlichen Proben durchgeführt wird.

Das Virologieteam des Grenoble University Hospital (CHUGA) ist ein Pionier in der Entwicklung molekularbasierter Assays für die Virusdiagnostik. Einige der heute klassischen PCR und RT-PCR, die in Frankreich für die Routinediagnostik weit verbreitet sind, wurden in unserem Team und Labor eingerichtet. Diese Techniken und PCR-Kits, die jetzt von der Firma BioMérieux gebrandmarkt werden, wurden von Mitarbeitern unseres Labors entwickelt, wodurch wir über eine breite Erfahrung in diagnostischen Techniken und molekularbasierten Technologien verfügen.

Die Diagnostik einer SARS-CoV-2-Infektion wird in unserem Labor seit den Anfängen der Pandemie durchgeführt. Bereits seit dem 8. Februar 2020 haben wir es mit den allerersten infizierten Patienten aus Frankreich zu tun. Die Diagnostik dieser Patienten hat sich seitdem stark verbessert und der SAR-CoV-2-Nachweis wird nun als regelmäßiger täglicher Test mit einer beispiellosen Häufigkeit durchgeführt. Neben der Entwicklung modernster Techniken, einschließlich Pseudovirus-Neutralisationsassays, verfügt unser Team nun über hochqualifiziertes Fachwissen in Bezug auf COVID-19-Fragen.

Sowohl mikrobiologische als auch klinische Teams von CHUGA haben Forschungsprojekte und Daten zur COVID-19-Pandemie erstellt. Mehr als 10 klinische Studien wurden durchgeführt, und die Hälfte dieser Protokolle nimmt nun täglich Patienten auf. Eine davon wurde nach Aufnahme von mehr als 200 Probanden geschlossen. Darüber hinaus wurde eine Zusammenarbeit entwickelt, um mehr als 50 gemeinsame Forschungsprojekte mit Mitarbeitern in Frankreich zu erreichen. Unter diesen waren die landesweiten Projekte DISCoVery und French-COVID die wichtigsten Protokolle, bei denen wir die erwarteten Ziele erreicht haben.

Insgesamt sind diese vergangenen Erfahrungen der Schlüssel für den zukünftigen Erfolg der vorliegenden Studie.

FORSCHUNGSHYPOTHESE

Die vorliegende Studie hat das Hauptziel, die Machbarkeit des Grapheal TestNPass-Geräts zu demonstrieren, um SARS-CoV-2-Infektionen in einer getesteten Population genau zu unterscheiden. Im Falle eines schlüssigen Ergebnisses könnte der evaluierte Test dazu beitragen, die Ausbreitung des Virus auf dem Staatsgebiet zu erkennen und damit einzudämmen.

Die Grundhypothese lautet: Die Bindung zwischen dem gegen virale Proteine ​​gerichteten Antikörper und dem Virus selbst reicht aus, um innerhalb eines Halbleiters auf Graphenbasis eine mess- und wiederholbare Leitfähigkeitsänderung zu erzeugen. Dieser elektrische Strom kann daher als Ersatz für Virusinfektion, Virusausscheidung und Virusinfektiosität verwendet werden. Das erhaltene Ergebnis ist ein elektrischer Impuls, der leicht auf ein Gerät zur digitalen Anzeige übertragen werden kann.

Gleichzeitig wird die vorliegende Studie einige der folgenden Elemente ans Licht bringen:

• Wichtige Informationen zur Ergonomie des Geräts für zukünftige Entwicklungen und Verbesserungen. Da es sich bei dieser Studie um die erste Anwendung außerhalb des Grapheal-Teams handelt, werden die Rückmeldungen von Benutzern eine große Hilfe sein, um die zukünftige Entwicklung des Geräts zu unterstützen.
• Vorläufige Daten zur Analyseleistung. Wird das Hauptziel der vorliegenden Studie darin bestehen, die Durchführbarkeit der COVID-19-Diagnose mit dem Gerät zu demonstrieren, werden wichtige Leistungsdaten wie Sensitivität, Spezifität, positive Übereinstimmung und negative Übereinstimmung geschätzt. Dies wird als solide Grundlage sowohl für zukünftige Studien als auch für die Zulassung durch die Zulassungsbehörden dienen