唾液サンプルでの CoViD-19 診断のための TestNPass (IVDMD) の実現可能性と分析性能 (GraphealNpas)

診断戦略に関する実際の知識 迅速かつ正確な診断のための実際の戦略は、RT-PCR ベースの検査に大きく (ほぼ完全に) 依存しています。 この流行の管理について中央政府に助言しているフランス科学委員会は、9 月 3 日に、COVID-19 の進行に対する中心的な対応として、「テスト - トラック - 隔離」という 3 つの軸のポリシーを復活させました。 この戦略は、3 月以降 WHO が推進している対応でもあります。 このアプローチを適切に適用すれば、陽性例の特定と伝染連鎖の発見において高いパフォーマンスが得られるため、感染患者を明確に隔離して隔離することができます。 予想される結果は、経済の回復と人口の保護を可能にする流行の停止です。

COVID-19の初期の頃から、必要な検査を実施する能力に関するフランスの検査室能力の向上が達成されています。 8 月 10 日以降、全国で毎日 100.000 件のテストのペースに達し、ピーク時には 300.000 件を超えました 10 月 26 日現在の 1 日あたりのテスト (Santé Publique France)。

しかし、フランスの人口全体を再び封鎖する必要性は、この戦略の限界を示しています。 問題は、いくつかの重要なポイントに要約できます。

• 国土全体で必要なだけ多くの検査を実施するという煩わしさは困難であることが証明されており、局所的な流行バーストを制御することはできません
• ウイルスクリアランスとウイルス排泄の欠如を確認するための無症候性患者の反復サンプリングは、その実現可能性に関する強い疑問を提起します
• 鼻咽頭腔に正確に到達する RT-PCR テストのための高品質のサンプリングの必要性は、可用性が限られている訓練を受けたスタッフを必要とします。 綿棒の採取は、全国的に重要なボトルネックのままです。
• サンプリング スタッフの PPE (個人用保護具) の重要な消費は、サプライ チェーンに不必要な緊張を追加します。これらの問題に照らして、RT-PCR 検査から、上記の鍵に対処できる新しい診断技術への移行が緊急に必要です。問題。 迅速な抗原検査は評価されており、すでに一部の施設や非常に管理された環境で使用されています。 ただし、これらのテストには重要な制限があり、実際の設定での感度が比較的低い (最高のパフォーマンスのテストについては、RT-PCR との肯定的な一致が約 60%) ため、これまでに行われた努力を危険にさらすことを避けるために迅速に対処する必要があります。広範なテストを実施し、国民の信頼を維持します。 さらに、Rapid Antigenic Tests は 15 ～ 30 分で結果が得られ、従来の RT-PCR よりもはるかに高速ですが、混雑した場所や公共の集まり (空港、ショー、スポーツ イベント) での大規模な集団検査には不十分です。

関与する医療機器について

Vincent BOUCHAT はチーム リーダーであり、フランスの科学機関 CNRS の材料科学と物理学の分野における元研究シニアおよび主任研究員であり、2019 年にグルノーブルにスタートアップ企業 (Grapheal) を設立し、独自の特性に関する基本的な研究をアップサイクルしました。これにより、生体適合性と生物学的検出能力を備えた電子ポリマーの合成が可能になります。 この作品は、そのような技術の開発に持続可能性を与える地元の大学 (UGA) と協力して特許で保護されています。

2020 年 3 月以来、Grapheal は、「TestNPass デジタル Covid Ag テスト ストリップ」と呼ばれる使い捨ての特定のバイオセンサーに取り組んでおり、SARS-CoV-2 の迅速な検出を可能にしています。 このバイオセンサーは、ウイルスに対する特定の抗体間の生化学的一致の電子検出を使用します。 安定化された抗体によるウイルスのドッキングは、セオと同僚の研究と同様に、センサー電子回路内のコンダクタンスの変化につながります。 この電気コンダクタンスの変化は、さらに分析するためにコンピューターまたはスマートフォンのいずれかと組み合わせることができる、ウルトラポータブルで自律的な回路によって測定されます。

デバイスの概念実証は、SARS-CoV-2 ウイルスの組換え構造タンパク質を含む市販のサンプルを、生理食塩水 (PBS) で希釈した後、使い捨ての抗原性テスト ストリップの検出電極と組み合わせた in vitro 実験によって実現されました。 ヌクレオキャプシドおよびスパイクタンパク質を含む試験サンプルは、コンダクタンスの変化を引き起こすことができたため、ウイルス代理の検出が可能になりました。 タンパク質濃度は in vivo 濃度と一致するように調整されており、信号処理が堅牢で信頼性が高く、測定の再現性を確保するために重要な作業が行われています。

デバイスのオンボード処理回路内での結果の暗号化により、個人データ保護に完全に準拠し、最初から GDPR 準拠をグレーティングするデバイスの開発が可能になります。

関与するチームの実現可能性と過去の経験:

Grapheal のチームは、Grenoble Teaching Hospital (CHUGA) の近くに存在する BioPolis インキュベーター施設内でホストされており、狭いコラボレーションが可能です。 この新興企業は、グラフェン ポリマーに基づくバイオ センシング技術の性能に注目しています。 Grapheal チームには 7 人のメンバーがおり、全員が生物科学または物理学の博士号を取得しています。 このチームは、フランス国立科学研究機関 (CNRS) の元主任研究員である Vincent BOUCHIAT が率いています。 チームは、フランスの科学研究高等教育省が革新的な技術のために開催した i-lab 2020 コンテストなど、賞品と報酬を与えられました。

このプロジェクトのために、チームは IVD および医療機器の専門家、ならびに規制専門家からの知識豊富なサポートと力を合わせました。 最終的に、チームはグルノーブル大学病院 (CHUGA) のウイルス学チームに協力を求め、現在の概念実証研究を設定しました。

グルノーブル大学病院 (CHUGA) のウイルス学チームは、ウイルス診断のための分子ベースのアッセイの開発におけるパイオニアです。 フランスで日常的な診断に広く使用されている現在古典的な PCR と RT-PCR の一部は、私たちのチームと研究所内に設置されています。 現在 BioMérieux 社によってブランド化されているこれらの技術と PCR キットは、私たちの研究室の協力者によって開発されたものであり、診断技術と分子ベースの技術における幅広い経験を私たちに与えてくれます。

SARS-CoV-2 感染の診断は、パンデミックの初期から当研究室で行われています。 2020 年 2 月 8 日には、フランスからの最初の感染者に対処してきました。 それ以来、これらの患者の診断は大幅に改善され、SAR-CoV-2 の検出は現在、前例のない速度で定期的な毎日の検査として実施されています。 疑似ウイルス中和アッセイを含む最先端技術の開発に伴い、私たちのチームは現在、COVID-19 の質問に関して高度な専門知識を持っています。

CHUGA の微生物学的チームと臨床チームの両方が、COVID-19 パンデミックに関する研究プロジェクトとデータを作成しています。 10 以上の臨床研究が設定されており、これらのプロトコルの半分は現在、毎日患者を登録しています。 そのうちの 1 つは、200 を超える被験者を含めた後に閉鎖されました。 さらに、フランスの共同研究者との 50 以上の共有研究プロジェクトに到達するための協力関係が構築されています。 その中でも、全国規模のプロジェクトである DISCoVery と French-COVID は、予想されるターゲットと一致した主要なプロトコルでした。

全体として、これらの過去の経験は、現在の研究における将来の成功の鍵となります。

研究仮説

本研究の主な目標は、テストされた集団で SARS-CoV-2 感染を正確に区別するための Grapheal TestNPass デバイスの実現可能性を実証することです。 決定的な場合、評価されたテストは検出に役立ち、したがって、国の領土へのウイルスの拡散を制限することができます.

根本的な仮説は次のとおりです。ウイルスタンパク質に対する抗体とウイルス自体の間の結合は、グラフェンベース半導体内で測定可能で再現可能なコンダクタンスの変化を生成するのに十分です。 したがって、この電流は、ウイルス感染、ウイルス排出、およびウイルス感染性の代用として使用できます。 得られた結果は電気インパルスであるため、デジタル表示用のデバイスに簡単に転送できます。

同時に、本研究は次の要素のいくつかを明らかにします。

• 将来の開発と改善のためのデバイスの人間工学に関する重要な情報。 この調査は、Grapheal のチーム以外での最初の使用であり、ユーザーからのフィードバックは、デバイスの将来の開発をサポートするために非常に役立ちます。
• 分析性能に関する予備データ。 現在の研究の主な目標は、デバイスを使用した COVID-19 診断の実現可能性を実証することであり、感度、特異性、肯定的な一致、否定的な一致などの主要なパフォーマンスの日付が推定されます。 これは、将来の研究と規制当局からの承認の両方の強力な基盤となります。