Genomförbarhet och analytisk prestanda för TestNPass (IVDMD) för CoViD-19-diagnos på salivprov (GraphealNpas)

FAKTISK KUNSKAP OM DIAGNOSTISKA STRATEGIER Den faktiska strategin för snabb och noggrann diagnostik bygger i hög grad (nästan enbart) på RT-PCR-baserade tester. Den franska vetenskapliga styrelsen som ger råd till den nationella regeringen i hanteringen av denna epidemi har den 3 september återfört den treaxliga policyn: "Test - Spår - Isolera" som det centrala svaret på utvecklingen av covid-19. Denna strategi är också den respons som WHO främjat sedan mars. Om det tillämpas på rätt sätt tillåter detta tillvägagångssätt hög prestanda när det gäller att identifiera positiva fall och upptäcka överföringskedjor, vilket gör det möjligt att specifikt isolera och karantäna smittsamma patienter. Det förväntade resultatet är en hejdande epidemi som tillåter ekonomisk återhämtning och skydd av befolkningar.

Ökningen av franska laboratoriekapaciteter när det gäller deras förmåga att utföra de nödvändiga testerna har uppnåtts sedan de första dagarna av covid-19. Sedan den 10 augusti har vi nått takten på 100 000 dagliga tester över hela landet och nått en topp över 300 000 tester per dag från och med den 26 oktober (Santé Publique Frankrike).

Behovet av att stänga ner hela den franska befolkningen för en andra gång är dock ett bevis på gränserna för denna strategi. Problem kan sammanfattas i några viktiga punkter:

• Besväret med att utföra så många tester som behövs över hela det nationella territoriet har visat sig vara svårt och tillåter inte kontroll av lokala epidemier
• Upprepad provtagning för asymtomatiska patienter för att bekräfta virusclearance och brist på virusutsöndring väcker starka frågor om dess genomförbarhet
• Behovet av högkvalitativ provtagning för RT-PCR-tester som exakt når nasofarynxhålan kräver utbildad personal vars tillgänglighet är begränsad. Svampinsamling är fortfarande en viktig flaskhals i hela landet.
• Stor konsumtion av PPE (personlig skyddsutrustning) för provtagningspersonal lägger till en onödig spänning i försörjningskedjorna. Mot bakgrund av dessa problem finns det ett akut behov av att övergå från RT-PCR-tester till nya diagnostiska tekniker som kan hantera ovannämnda nyckel. problem. Snabba antigena tester utvärderas och används redan i vissa anläggningar och i mycket kontrollerade miljöer. Dessa tester har dock viktiga begränsningar och deras relativt låga känslighet i verkliga miljöer (cirka 60 % av positiv överenskommelse med RT-PCR för bäst presterande tester) är ett problem som snabbt måste åtgärdas för att undvika att äventyra ansträngningar som görs för att omfattande tester och behålla allmänhetens förtroende. Dessutom ger Rapid Antigenic Tests resultat inom 15 till 30 minuter, mycket snabbare än traditionell RT-PCR, men fortfarande otillräckliga för massiva befolkningstest på trånga platser och offentliga sammankomster (flygplatser, shower och sportevenemang).

OM MEDICINSKA UTSTYR

Vincent BOUCHIAT är en teamledare, tidigare forskningssenior och huvudutredare från den franska vetenskapsbyrån CNRS inom området materialvetenskap och fysik, och han etablerade 2019 en start-up (Grapheal) i Grenoble för att uppgradera sitt grundläggande arbete med de unika egenskaperna av grafen, vilket möjliggör syntes av elektroniska polymerer med biokompatibilitet och biologisk detektionskapacitet. Detta arbete är patentskyddat i samarbete med lokalt universitet (UGA) som ger hållbarhet i utvecklingen av sådan teknik.

Sedan mars 2020 har Grapheal arbetat på en biosensor för engångsbruk som heter "TestNPass digital Covid Ag-testremsa", vilket möjliggör snabb upptäckt av SARS-CoV-2. Denna biosensor använder elektronisk detektering av den biokemiska matchningen mellan specifika antikroppar riktade mot viruset. Dockning av viruset av stabiliserade antikroppar leder till en förändring i konduktans inom sensorns elektroniska krets, liknande Seo och kollegas arbete. Denna variation i elektrisk konduktans mäts av en ultraportabel och autonom krets som kan paras ihop med antingen en dator eller en smartphone för att kunna analyseras ytterligare.

Bevis på konceptet för enheten har realiserats genom in vitro-experiment som satte ihop kommersiella prover innehållande rekombinanta strukturella proteiner från SARS-CoV-2-viruset med detektionselektroderna på den antigena engångstestremsan efter utspädning i en saltlösning (PBS). Testade prover med Nucleocapsid- och Spike-proteiner kunde utlösa en förändring i konduktans, vilket möjliggör detektering av det virala surrogatet. Proteinkoncentrationer har justerats för att matcha in vivo-koncentrationer och ett viktigt arbete har utförts för att säkerställa att signalbehandlingen är robust, pålitlig och repeterbarhet av måttet.

Kryptering av resultatet inom enhetens inbyggda bearbetningskretsar gör det möjligt att utveckla en enhet som är helt kompatibel med skyddet av personuppgifter och ger GDPR-efterlevnad från början.

GENOMFÖRLIGHET OCH TIDIGARE ERFARENHET AV ENGÅRDA LAG:

Teamet från Grapheal är värd inom BioPolis inkubatoranläggning där närvaro nära Grenoble Teaching Hospital (CHUGA) möjliggör snäva samarbeten. Denna start-up belyser prestandan hos bioavkänningsteknologier baserade på grafenpolymerer. Grapheal-teamet har 7 medlemmar, alla har doktorsexamen i biologiska vetenskaper eller fysik. Teamet leds av Vincent BOUCHIAT, som är en tidigare huvudutredare från det franska nationella organet för vetenskaplig forskning (CNRS). Teamet har belönats med priser och belöningar, bland annat i-lab 2020-tävlingen som hålls av det franska ministeriet för vetenskaplig forskning och högre utbildning för innovativ teknologi.

För detta projekt har teamet gått samman med specialister på IVD och medicintekniska produkter samt kunnigt stöd från regleringsspecialister. I slutändan har teamet bett om hjälp från virologiteamet från Grenoble University Hospital (CHUGA) för att sätta upp den nuvarande proof-of-concept-studien, den första i sitt slag som ska utföras i mänskliga prover.

Virologiteamet från Grenoble University Hospital (CHUGA) är en pionjär inom utvecklingen av molekylärbaserade analyser för virusdiagnostik. Några av de nu klassiska PCR och RT-PCR som används i stor utsträckning för rutindiagnostik i Frankrike har satts upp inom vårt team och vårt laboratorium. Dessa tekniker och PCR-kit som nu är märkta av företaget BioMérieux har utvecklats av medarbetare från vårt labb, vilket ger oss en bred erfarenhet av diagnostisk teknik och molekylärbaserad teknologi.

Diagnostiken av SARS-CoV-2-infektion utförs inom vårt laboratorium sedan pandemins tidiga dagar. Vi har haft att göra med de allra första infekterade patienterna från Frankrike så tidigt som den 8 februari 2020. Diagnostiken för dessa patienter har förbättrats avsevärt sedan dess och SAR-CoV-2-detektering utförs nu som ett vanligt dagligt test i en aldrig tidigare skådad hastighet. Tillsammans med utvecklingen av banbrytande tekniker inklusive pseudovirusneutraliseringsanalyser, har vårt team nu en mycket kvalificerad expertis angående covid-19-frågor.

Både mikrobiologiska och kliniska team från CHUGA har producerat forskningsprojekt och data om COVID-19-pandemin. Mer än 10 kliniska studier har satts upp och hälften av dessa protokoll registrerar nu patienter dagligen. En av dessa har stängts efter inkludering av mer än 200 ämnen. Dessutom har samarbete utvecklats för att nå mer än 50 delade forskningsprojekt med samarbetspartners i Frankrike. Bland dessa har de rikstäckande projekten DISCoVery och French-COVID varit huvudprotokoll där vi matchade förväntade mål.

Sammantaget är dessa tidigare erfarenheter nyckeln till framtida framgång i denna studie.

FORSKNINGSHYPOTES

Den aktuella studien har som huvudmål att demonstrera genomförbarheten av Grapheal TestNPass-enheten för att exakt särskilja SARS-CoV-2-infektioner i en testad population. Om det är avgörande kan det utvärderade testet hjälpa till att upptäcka och därför begränsa spridningen av viruset på nationellt territorium.

Rothypotesen är följande: bindningen mellan antikroppen riktad mot virala proteiner och viruset i sig är tillräckligt för att inom en grafenbashalvledare generera en förändring i konduktans som är mätbar och repeterbar. Denna elektriska ström kan därför användas som ett surrogat för virusinfektion, virusutsöndring och virusinfektion. Resultatet är en elektrisk impuls och överförs enkelt till en enhet för digital visning.

Samtidigt kommer denna studie att lyfta fram några av följande element:

• Viktig information om enhetens ergonomi för framtida utveckling och förbättring. Denna studie är den första användningen utanför Grapheals team, feedback från användare kommer att vara till stor hjälp för att stödja framtida utveckling av enheten.
• Preliminära data om analytiska prestanda. Kommer huvudmålet med den föreliggande studien att påvisa genomförbarheten av covid-19-diagnos med enheten, nyckeldatum som känslighet, specificitet, positiv överenskommelse och negativ överenskommelse kommer att uppskattas. Detta kommer att fungera som en stark grund för både framtida studier och godkännande från tillsynsmyndigheter