Fattibilità e prestazioni analitiche di TestNPass (IVDMD) per la diagnosi di CoViD-19 su campione di saliva (GraphealNpas)

CONOSCENZA EFFETTIVA SULLE STRATEGIE DIAGNOSTICHE La strategia effettiva per una diagnostica rapida e accurata si basa in gran parte (quasi esclusivamente) sui test basati su RT-PCR. Il consiglio scientifico francese che consiglia il governo nazionale nella gestione di questa epidemia ha riportato il 3 settembre la politica a tre assi: "Test - Traccia - Isola" come risposta centrale alla progressione del COVID-19. Questa strategia è anche la risposta promossa dall'OMS a partire da marzo. Se correttamente applicato, questo approccio consente elevate prestazioni nell'identificazione dei casi positivi e nell'individuazione delle catene di trasmissione, consentendo così di isolare e mettere in quarantena in modo specifico i pazienti infetti. Il risultato atteso è un arresto dell'epidemia che consenta la ripresa economica e la protezione delle popolazioni.

L'aumento delle capacità dei laboratori francesi per quanto riguarda la loro capacità di eseguire i test richiesti è stato raggiunto sin dai primi giorni di COVID-19. Dal 10 agosto abbiamo raggiunto il ritmo di 100.000 test giornalieri a livello nazionale e un picco di oltre 300.000 test al giorno a partire dal 26 ottobre (Santé Publique France).

Tuttavia, la necessità di bloccare per la seconda volta l'intera popolazione francese è la dimostrazione dei limiti di questa strategia. I problemi possono essere riassunti in alcuni punti chiave:

• La fatica di eseguire tutti i test necessari su tutto il territorio nazionale si è rivelata difficile e non consente il controllo dei focolai epidemici locali
• Il campionamento ripetitivo per i pazienti asintomatici per confermare la clearance virale e la mancanza di diffusione virale solleva forti interrogativi sulla sua fattibilità
• La necessità di un campionamento di alta qualità per i test RT-PCR che raggiungano accuratamente la cavità nasofaringea richiede personale addestrato la cui disponibilità è limitata. La raccolta dei tamponi rimane un importante collo di bottiglia a livello nazionale.
• L'importante consumo di DPI (dispositivi di protezione individuale) per il personale addetto al campionamento aggiunge un'inutile tensione nelle catene di approvvigionamento Alla luce di questi problemi, è urgente passare dai test RT-PCR a nuove tecniche diagnostiche in grado di affrontare la chiave sopra menzionata i problemi. I test antigenici rapidi vengono già valutati e utilizzati in alcune strutture e in ambienti molto controllati. Tuttavia, questi test hanno limiti importanti e la loro sensibilità relativamente bassa in un contesto di vita reale (circa il 60% di accordo positivo con RT-PCR per i test con le migliori prestazioni) è un problema che deve essere affrontato rapidamente per evitare di compromettere gli sforzi compiuti per test diffusi e mantenere la fiducia del pubblico. Inoltre, i Test Antigenici Rapidi forniscono risultati in 15-30 minuti, molto più velocemente rispetto alla tradizionale RT-PCR, ma ancora inadeguati per test su popolazioni massicce in luoghi affollati e di aggregazione pubblica (aeroporti, spettacoli ed eventi sportivi).

SUL DISPOSITIVO MEDICO COINVOLTO

Vincent BOUCHIAT è un team leader, ex ricercatore senior e investigatore principale dell'agenzia scientifica francese CNRS nel campo della scienza dei materiali e della fisica, e ha fondato nel 2019 una start-up (Grapheal) a Grenoble per migliorare il suo lavoro fondamentale sulle proprietà uniche di grafene, consentendo la sintesi di polimeri elettronici con biocompatibilità e capacità di rilevamento biologico. Questo lavoro è protetto da brevetto in collaborazione con l'università locale (UGA) che garantisce la sostenibilità nello sviluppo di tale tecnologia.

Da marzo 2020, Grapheal sta lavorando a un biosensore specifico monouso chiamato "TestNPass digital Covid Ag test strip" che consente così il rilevamento rapido di SARS-CoV-2. Questo biosensore utilizza la rilevazione elettronica della corrispondenza biochimica tra anticorpi specifici diretti contro il virus. L'attracco del virus da parte di anticorpi stabilizzati porta a un cambiamento di conduttanza all'interno del circuito elettronico del sensore, simile al lavoro di Seo e colleghi. Questa variazione di conduttanza elettrica viene misurata da un circuito ultraportatile e autonomo che può essere accoppiato con un computer o uno smartphone per essere ulteriormente analizzato.

La prova del concetto del dispositivo è stata realizzata mediante esperimenti in vitro che mettono insieme campioni commerciali contenenti proteine ​​strutturali ricombinanti del virus SARS-CoV-2 con gli elettrodi di rilevamento della striscia di test antigenica monouso dopo la diluizione in una soluzione salina (PBS). I campioni testati con le proteine ​​Nucleocapsid e Spike sono stati in grado di innescare un cambiamento di conduttanza, consentendo così il rilevamento del surrogato virale. Le concentrazioni proteiche sono state regolate per corrispondere alle concentrazioni in vivo ed è stato svolto un lavoro importante per garantire che l'elaborazione del segnale sia robusta, affidabile e la ripetibilità della misura.

La crittografia del risultato all'interno dei circuiti di elaborazione a bordo del dispositivo consente lo sviluppo di un dispositivo pienamente conforme alla protezione dei dati personali e che garantisce la conformità al GDPR sin dall'inizio.

FATTIBILITÀ ED ESPERIENZA PASSATA DEI TEAM COINVOLTI:

Il team di Grapheal è ospitato all'interno della struttura dell'incubatore BioPolis, la cui presenza vicino al Grenoble Teaching Hospital (CHUGA) consente strette collaborazioni. Questa start-up evidenzia le prestazioni delle tecnologie di biorilevamento basate su polimeri di grafene. Il team di Grapheal è composto da 7 membri, tutti titolari di un dottorato di ricerca in scienze biologiche o fisica. Il team è guidato da Vincent BOUCHIAT, ex ricercatore principale dell'Agenzia nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS). Il team ha ricevuto premi e riconoscimenti tra cui il concorso i-lab 2020 indetto dal Ministero francese della ricerca scientifica e dell'istruzione superiore per le tecnologie innovative.

Per questo progetto, il team ha unito le proprie forze con specialisti di IVD e dispositivi medici, nonché con il supporto competente di specialisti della regolamentazione. Alla fine il team ha richiesto l'aiuto del team di virologia dell'ospedale universitario di Grenoble (CHUGA) per impostare il presente studio proof-of-concept, il primo del suo genere da eseguire su campioni umani.

Il team di virologia dell'ospedale universitario di Grenoble (CHUGA) è un pioniere nello sviluppo di test molecolari per la diagnostica virale. Alcuni degli ormai classici PCR e RT-PCR ampiamente utilizzati per la diagnostica di routine in Francia sono stati allestiti all'interno del nostro team e laboratorio. Queste tecniche e kit PCR ora marchiati dalla società BioMérieux sono stati sviluppati da collaboratori del nostro laboratorio, garantendoci così una vasta esperienza nella tecnica diagnostica e nelle tecnologie a base molecolare.

La diagnostica dell'infezione da SARS-CoV-2 viene eseguita all'interno del nostro laboratorio fin dai primi giorni della pandemia. Abbiamo avuto a che fare con i primissimi pazienti infetti dalla Francia già dall'8 febbraio 2020. La diagnostica di questi pazienti è notevolmente migliorata da allora e il rilevamento di SAR-CoV-2 viene ora eseguito come un normale test quotidiano a una velocità senza precedenti. Insieme allo sviluppo di tecniche all'avanguardia, inclusi i test di neutralizzazione dello pseudo-virus, il nostro team detiene ora un'esperienza altamente qualificata in merito alle domande COVID-19.

Sia i team microbiologici che quelli clinici di CHUGA hanno prodotto progetti di ricerca e dati sulla pandemia di COVID-19. Sono stati istituiti più di 10 studi clinici e la metà di questi protocolli ora arruola pazienti su base giornaliera. Uno di questi è stato chiuso dopo l'inclusione di oltre 200 soggetti. Inoltre, è stata sviluppata la cooperazione per raggiungere più di 50 progetti di ricerca condivisi con collaboratori in Francia. Tra questi, i progetti nazionali DISCoVery e French-COVID sono stati i protocolli principali in cui abbiamo raggiunto gli obiettivi previsti.

Complessivamente, queste esperienze passate sono fondamentali per il successo futuro nel presente studio.

IPOTESI DI RICERCA

Il presente studio ha l'obiettivo principale di dimostrare la fattibilità del dispositivo Grapheal TestNPass per distinguere con precisione le infezioni da SARS-CoV-2 in una popolazione testata. Se conclusivo, il test valutato potrebbe aiutare a rilevare e quindi limitare la diffusione del virus sul territorio nazionale.

L'ipotesi di base è la seguente: il legame tra l'anticorpo diretto contro le proteine ​​virali e il virus stesso è sufficiente a generare all'interno di un semiconduttore a base di grafene una variazione di conduttanza misurabile e ripetibile. Questa corrente elettrica può quindi essere utilizzata come surrogato dell'infezione virale, della diffusione virale e dell'infettività virale. Il risultato ottenuto essendo un impulso elettrico, sarà facilmente trasferito ad un dispositivo per la visualizzazione digitale.

Contemporaneamente, il presente studio metterà in luce alcuni dei seguenti elementi:

• Informazioni cruciali sull'ergonomia del dispositivo per futuri sviluppi e miglioramenti. Essendo questo studio il primo utilizzo al di fuori del team di Grapheal, i feedback degli utenti saranno di grande aiuto per supportare lo sviluppo futuro del dispositivo.
• Dati preliminari sulle prestazioni analitiche. L'obiettivo principale del presente studio è dimostrare la fattibilità della diagnosi di COVID-19 con il dispositivo, saranno stimate le date delle prestazioni chiave come la sensibilità, la specificità, l'accordo positivo e l'accordo negativo. Ciò servirà come solida base sia per gli studi futuri che per l'approvazione da parte delle agenzie di regolamentazione