Wetenschappers hebben, in samenwerking met nobelprijswinnares Jennifer Doudna, een nieuwe COVID-19 sneltest ontwikkeld. Bij de nieuwe test wordt gebruik gemaakt van de CRISPR-technologie van Doudna in combinatie met de bekende neusholte slab, een smartphone camera en een handheld apparaat. De nieuwe sneltest levert binnen een half uur een betrouwbare testuitslag of iemand al dan niet met het coronavirus besmet is.
Op dit moment is de zogenoemde polymerasekettingreactie, ofwel PCR-test, de meest betrouwbare en 'standaard go-to' COVID-19 testmethode. Na het afnemen van speeksel uit de wang en neusholte wordr viraal RNA in DNA omgezet. Vervolgens worden de DNA-segmenten enkele uren 'versterkt' zodat ze detecteerbare niveaus bereiken. Voor deze COVID-19 sneltest is (complexe) laboratorium apparatuur nodig en het duurt uren voordat het resultaat bekend is.
De onderzoekers stellen dat een COVID-19 besmetting met deze test, zoals die nu ontwikkeld is, in vijf minuten kan worden ontdekt. Dat kan oplopen tot 30 minuten bij monsters die minder virusdeeltjes bevatten. Ze zijn er echter ook van overtuigd dat de test nog snellere resultaten kan gaan opleveren wanneer het systeem verder geoptimaliseerd wordt.
COVID-19 sneltest met smartphone
Bij de nieuw ontwikkelde sneltest wordt gebruik gemaakt van de door Jennifer Douda ontwikkelde CRISPR-technologie. Daarmee kan het virale RNA direct gedetecteerd worden waardoor het conversieproces van RNA naar DNA overgeslagen niet meer nodig is. Aanvankelijk werd de CRISPR-technologie ontwikkeld om HIV op te sporen. Echter, begin dit jaar, toen de coronapandemie uitbrak, besloten de onderzoekers de focus van de ontwikkeling te verleggen naar het opsporen van COVID-19.
De technologie gebruikt het CRISPR Cas13-eiwit om SARS-CoV-2-RNA te identificeren en te splitsen. Een tweede reportermolecuul reageert vervolgens op de RNA-splitsing door een fluorescerend signaal uit te zenden. Het testmateriaal wordt vervolgens in een eenvoudige fluorescentiedetector, voorzien van een extra lens en een laser, geplaatst. Bovenop die detector wordt daarna een smartphonecamera geplaatst om de emissies te detecteren en het positieve testresultaat te bevestigen.
Let wel, voordat deze tests in klinieken kunnen worden ingezet, moet nog meer onderzoek uitgevoerd worden. De onderzoekers hopen dat er binnenkort een snel point-of-care testapparaat beschikbaar komt.
Eenstapstest met meerwaarde
"Wat deze test echt uniek maakt, is dat er een eenstapsreactie wordt gebruikt om het virale RNA rechtstreeks te testen, in tegenstelling tot het tweestaps-proces bij traditionele PCR-tests. De eenvoudigere chemie, gecombineerd met de smartphonecamera, verkort de detectietijd en vereist geen ingewikkelde laboratoriumapparatuur. Hierdoor kan de test ook kwantitatieve metingen opleveren in plaats van alleen een positief of negatief resultaat", aldus Melanie Ott, senior co-auteur van het onderzoek.
Omdat de test geen SARS-CoV-2 versterkt, zoals de huidige PCR-tests, kunnen virologen met de uitslag meteen ook de virale belasting van het testmonster inschatten. Dit betekent dat artsen niet alleen de progressie van de ziekte bij patiënten kunnen volgen, maar ook kunnen inschatten hoe besmettelijk ze eventueel zijn.
"Door het verloop van de infectie van een patiënt te volgen, kunnen zorgverleners het stadium van infectie inschatten en in realtime voorspellen hoe lang het waarschijnlijk nodig is voor herstel en hoe lang het individu in quarantaine moet blijven", vertelt Daniel Fletcher, een bio-ingenieur van UC Berkeley die aan dit project meewerkt.
"Een van de redenen waarom we enthousiast zijn over op CRISPR gebaseerde diagnostiek, is de mogelijkheid voor snelle, nauwkeurige resultaten op het moment dat het nodig is. Dit is vooral handig op plaatsen met beperkte toegang tot testen, of waar frequente, snelle tests nodig zijn. Het zou veel van de knelpunten die we met COVID-19 hebben gezien, kunnen elimineren", aldus Jennifer Doudna.
"We wisten dat de test die we aan het ontwikkelen waren een logische oplossing zou zijn om de coronacrisis te helpen door sneltesten met minimale middelen mogelijk te maken", vertelt co-auteur Parinaz Fozouni.
Coronapandemie katalysator voor innovaties
De coronapandemie heeft, naast de enorme hoeveelheid geld en energie die gestoken is in de ontwikkeling van een vaccin, veel innovaties rondom de detectie van het virus en besmette personen voortgebracht.
Zo werd deze zomer binnen drie maanden een revolutionair laboratorium-algoritme ontwikkeld dat de COVID-19 screening van patiënten op de spoedeisende hulp kan versnellen. Het AI-algoritme is in staat de effecten van het coronavirus in bloed te herkennen.
