Haalbaarheid en analytische prestaties van TestNPass (IVDMD) voor CoViD-19-diagnose op speekselmonster (GraphealNpas)

WERKELIJKE KENNIS OVER DIAGNOSTISCHE STRATEGIEËN De werkelijke strategie voor snelle en nauwkeurige diagnostiek is sterk (bijna uitsluitend) afhankelijk van op RT-PCR gebaseerde tests. De Franse Wetenschappelijke Raad die de nationale regering adviseert bij het beheersen van deze epidemie, heeft op 3 september het drie-assenbeleid: " Test - Track - Isolate " teruggebracht als de centrale reactie op de COVID-19-progressie. Deze strategie is ook het antwoord dat sinds maart door de WHO wordt gepromoot. Indien correct toegepast, maakt deze aanpak hoge prestaties mogelijk bij het identificeren van positieve gevallen en het opsporen van transmissieketens, waardoor besmettelijke patiënten specifiek kunnen worden geïsoleerd en in quarantaine worden geplaatst. Het verwachte resultaat is een stoppende epidemie die economisch herstel en bescherming van de bevolking mogelijk maakt.

Sinds de begindagen van COVID-19 is er een stijging van de Franse laboratoriumcapaciteit met betrekking tot hun vermogen om de vereiste tests uit te voeren. Sinds 10 augustus hebben we het tempo van 100.000 dagelijkse tests in het hele land bereikt en piekten we boven de 300.000 tests per dag vanaf 26 oktober (Santé Publique France).

De noodzaak om de hele Franse bevolking voor een tweede keer op te sluiten, toont echter de grenzen van deze strategie aan. Problemen kunnen worden samengevat in een paar belangrijke punten:

• Het gedoe om zoveel tests uit te voeren als nodig is op het hele nationale grondgebied, is moeilijk gebleken en maakt het niet mogelijk om lokale uitbarstingen van epidemieën onder controle te krijgen
• Herhaalde bemonstering voor asymptomatische patiënten om virale klaring en afwezigheid van virale uitscheiding te bevestigen, roept sterke vragen op over de haalbaarheid ervan
• De behoefte aan hoogwaardige bemonstering voor RT-PCR-tests die nauwkeurig de neus-keelholte bereiken, vereist opgeleid personeel waarvan de beschikbaarheid beperkt is. Het afnemen van uitstrijkjes blijft landelijk een belangrijk knelpunt.
• Het grote gebruik van PBM's (persoonlijke beschermingsmiddelen) door bemonsteringspersoneel zorgt voor onnodige spanning in toeleveringsketens. In het licht van deze kwesties is er een dringende noodzaak om over te stappen van RT-PCR-tests naar nieuwe diagnostische technieken die in staat zijn om de bovengenoemde belangrijke problemen aan te pakken. problemen. Rapid Antigenic Tests worden al geëvalueerd en gebruikt in sommige faciliteiten en in zeer gecontroleerde omgevingen. Deze tests hebben echter belangrijke beperkingen en hun relatief lage gevoeligheid in de praktijk (ongeveer 60% van de positieve overeenstemming met RT-PCR voor de best presterende tests) is een probleem dat snel moet worden aangepakt om te voorkomen dat de inspanningen om wijdverbreide tests en het vertrouwen van het publiek behouden. Bovendien leveren Rapid Antigenic Tests resultaten op in 15 tot 30 minuten, veel sneller dan traditionele RT-PCR, maar nog steeds ontoereikend voor massale populatietesten op drukke plaatsen en openbare bijeenkomsten (luchthavens, shows en sportevenementen).

OVER MEDISCH APPARAAT BETROKKEN

Vincent BOUCHIAT is een teamleider, voormalig senior onderzoeker en hoofdonderzoeker van het Franse wetenschapsbureau CNRS op het gebied van materiaalwetenschap en natuurkunde, en hij richtte in 2019 een start-up (Grapheal) op in Grenoble om zijn fundamentele werk aan de unieke eigenschappen te upcyclen van grafeen, waardoor elektronische polymeren kunnen worden gesynthetiseerd met biocompatibiliteit en biologische detectiecapaciteiten. Dit werk is door een octrooi beschermd in samenwerking met de lokale universiteit (UGA) die duurzaamheid verleent bij de ontwikkeling van dergelijke technologie.

Sinds maart 2020 werkt Grapheal aan een biosensor voor eenmalig gebruik genaamd 'TestNPass digital Covid Ag test strip', waarmee SARS-CoV-2 snel kan worden gedetecteerd. Deze biosensor maakt gebruik van de elektronische detectie van de biochemische matching tussen specifieke antilichamen gericht tegen het virus. Het koppelen van het virus door gestabiliseerde antilichamen leidt tot een verandering in geleiding binnen het elektronische circuit van de sensor, vergelijkbaar met het werk van Seo en collega's. Deze variatie in elektrische geleiding wordt gemeten door een ultradraagbaar en autonoom circuit dat kan worden gekoppeld aan een computer of een smartphone om verder te worden geanalyseerd.

Proof of concept van het apparaat is gerealiseerd door in-vitro-experimenten waarbij commerciële monsters met recombinante structurele eiwitten van het SARS-CoV-2-virus werden samengesteld met de detectie-elektroden van de wegwerpbare antigene teststrip na verdunning in een zoutoplossing (PBS). Geteste monsters met Nucleocapsid- en Spike-eiwitten waren in staat een verandering in geleiding teweeg te brengen, waardoor detectie van het virale surrogaat mogelijk werd. Eiwitconcentraties zijn aangepast om overeen te komen met in vivo-concentraties en er is belangrijk werk verricht om ervoor te zorgen dat de signaalverwerking robuust en betrouwbaar is en dat de meting herhaalbaar is.

Versleuteling van het resultaat binnen de ingebouwde verwerkingscircuits van het apparaat maakt de ontwikkeling mogelijk van een apparaat dat vanaf het begin volledig voldoet aan de bescherming van persoonlijke gegevens en aan de AVG.

HAALBAARHEID EN ERVARING VAN DE BETROKKEN TEAMS:

Het team van Grapheal wordt gehost in de BioPolis-incubatorfaciliteit, die door de aanwezigheid dicht bij het Grenoble Teaching Hospital (CHUGA) nauwe samenwerkingen mogelijk maakt. Deze start-up belicht de prestaties van biosensortechnologieën op basis van grafeenpolymeren. Het team van Grapheal bestaat uit 7 leden, allemaal met een doctoraat in biologische wetenschappen of natuurkunde. Het team wordt geleid door Vincent BOUCHIAT, voormalig hoofdonderzoeker van het Franse nationale agentschap voor wetenschappelijk onderzoek (CNRS). Het team heeft prijzen en beloningen ontvangen, waaronder de i-lab 2020-wedstrijd van het Franse Ministerie van Wetenschappelijk Onderzoek en Hoger Onderwijs voor innovatieve technologieën.

Voor dit project heeft het team de krachten gebundeld met specialisten op het gebied van IVD en medische hulpmiddelen en deskundige ondersteuning door regelspecialisten. Uiteindelijk heeft het team de hulp ingeroepen van het virologieteam van het Universitair Ziekenhuis van Grenoble (CHUGA) om de huidige proof-of-concept-studie op te zetten, de eerste in zijn soort die wordt uitgevoerd in menselijke monsters.

Het virologieteam van het Universitair Ziekenhuis van Grenoble (CHUGA) is een pionier in de ontwikkeling van moleculaire testen voor virale diagnostiek. Enkele van de nu klassieke PCR en RT-PCR die veel worden gebruikt voor routinematige diagnostiek in Frankrijk, zijn opgezet binnen ons team en laboratorium. Deze technieken en PCR-kits die nu door het bedrijf BioMérieux worden gebrandmerkt, zijn ontwikkeld door medewerkers van ons laboratorium, waardoor we een ruime ervaring hebben in diagnostische technieken en moleculaire technologieën.

De diagnose van SARS-CoV-2-infectie wordt sinds de begindagen van de pandemie in ons laboratorium uitgevoerd. Al op 8 februari 2020 hebben we te maken gehad met de allereerste besmette patiënten uit Frankrijk. De diagnostiek van deze patiënten is sindsdien sterk verbeterd en SAR-CoV-2-detectie wordt nu in een ongekend tempo als een normale dagelijkse test uitgevoerd. Naast de ontwikkeling van geavanceerde technieken, waaronder tests voor pseudo-virusneutralisatie, beschikt ons team nu over een zeer bekwame expertise met betrekking tot COVID-19-vragen.

Zowel microbiologische als klinische teams van CHUGA hebben onderzoeksprojecten en gegevens over de COVID-19-pandemie geproduceerd. Er zijn meer dan 10 klinische onderzoeken opgezet en de helft van deze protocollen schrijft nu dagelijks patiënten in. Een daarvan is gesloten na opname van meer dan 200 proefpersonen. Bovendien is samenwerking ontwikkeld om meer dan 50 gedeelde onderzoeksprojecten met medewerkers in Frankrijk te bereiken. Daarvan waren de landelijke projecten DISCoVery en French-COVID de belangrijkste protocollen waar we de verwachte doelen overeenkwamen.

Al met al zijn deze ervaringen uit het verleden de sleutel voor toekomstig succes in de huidige studie.

ONDERZOEKS HYPOTHESE

De huidige studie heeft als hoofddoel het aantonen van de haalbaarheid van het Grapheal TestNPass-apparaat om SARS-CoV-2-infecties nauwkeurig te onderscheiden in een geteste populatie. Indien overtuigend, kan de geëvalueerde test helpen bij het opsporen en dus beperken van de verspreiding van het virus op nationaal grondgebied.

De basishypothese is als volgt: de binding tussen het antilichaam gericht tegen virale eiwitten en het virus zelf is voldoende om binnen een halfgeleider op grafeenbasis een verandering in geleiding te genereren die meetbaar en herhaalbaar is. Deze elektrische stroom kan daarom worden gebruikt als surrogaat van virale infectie, virale uitscheiding en virale besmettelijkheid. Het verkregen resultaat is een elektrische impuls en kan gemakkelijk worden overgebracht naar een apparaat voor digitale weergave.

Tegelijkertijd zal de huidige studie enkele van de volgende elementen aan het licht brengen:

• Cruciale informatie over de ergonomie van het apparaat voor toekomstige ontwikkeling en verbetering. Omdat deze studie het eerste gebruik is buiten het team van Grapheal, zullen de feedbacks van gebruikers een grote hulp zijn bij de toekomstige ontwikkeling van het apparaat.
• Voorlopige gegevens over analytische prestaties. Zal het hoofddoel van de huidige studie zijn om de haalbaarheid van COVID-19-diagnose met het apparaat aan te tonen, dan zullen belangrijke prestatiedatums zoals gevoeligheid, specificiteit, positieve overeenkomst en negatieve overeenkomst worden geschat. Dit zal dienen als een sterke basis voor zowel toekomstige studies als goedkeuring door regelgevende instanties