Forskare vid National Institute of Standards and Technology (NIST) har producerat syntetiska genfragment från SARS-CoV-2, viruset som orsakar covid-19. Detta material, som är icke-smittsam och säker att hantera, kan hjälpa tillverkare att producera mer exakta och tillförlitliga diagnostiska test för sjukdomen.

Tester för en aktiv infektion - i motsats till antikroppstester som indikerar en tidigare infektion - fungerar genom att detektera virusets gener på en näspinne. Men ett negativt resultat betyder inte nödvändigtvis att en person är sjukdomsfri. Det kan vara så att mängden virus är för låg för att testet ska kunna upptäcka, vilket är särskilt möjligt under de första dagarna efter att ha fångats av viruset.

"Att ha bättre data om testkänslighet kommer att hjälpa oss att förstå hur ofta tester för covid-19 ger negativa resultat för personer som faktiskt är infekterade, " sa NIST-forskaren Megan Cleveland.

För att hjälpa till med detta, Cleveland och hennes kollegor på NIST har producerat syntetiska fragment av virusets gener, som är skrivna i RNA, en molekyl som kodar information ungefär som DNA.

Att syntetisera RNA är inte nytt eller banbrytande. Det som gör detta material anmärkningsvärt är att NIST-forskare har mätt mycket noggrant hur många fragment som finns i varje flaska de skickar.

Med hjälp av detta material, forskare kan mäta känslighet genom att köra tester mot kända mängder viralt RNA. De kan också använda den för att utveckla känsligare tester eller nya typer av tester som är snabbare eller lättare att administrera.

SARS-CoV-2-genomet är cirka 30, 000 baspar långa. De syntetiska RNA-fragmenten från NIST är vardera cirka 4, 000 baspar långa, som visas här:

NIST-forskare valde att syntetisera dessa speciella fragment eftersom de innehåller RNA-sekvenser som riktas mot ett stort antal diagnostiska tester, inklusive de som designats av CDC.

Dessa RNA-fragment distribueras av NIST i små flaskor packade i torris, tillsammans med ett datablad som listar koncentrationen av fragmenten i lösningen. Lösningen innehåller ungefär 1 miljon kopior per mikroliter, eller en miljondels liter (en droppe vatten innehåller cirka 20 mikroliter). NIST mätte denna koncentration flera gånger med en teknik som kallas digital PCR, eller dPCR, som räknar antalet individuella DNA-fragment i en volym vätska.

Forskare kan använda RNA-fragmenten från NIST för att mäta känsligheten hos coronavirustester. Att göra det, de skulle använda den koncentrerade lösningen från NIST för att skapa en serie av allt mer utspädda prover. De skulle sedan köra var och en av dessa utspädningar genom sitt test för att hitta den lägsta koncentrationen av RNA-fragment som fortfarande ger ett positivt resultat.

Förutom att mäta känslighet, forskare kan också använda syntetiskt RNA från NIST för att utveckla mer känsliga tester eller nya typer av tester. Till exempel, Ny forskning har visat att det kan vara möjligt att spåra spridningen av covid-19 i en stad genom att testa kommunalt avloppsvatten. Materialet från NIST kan hjälpa forskare att säkerställa att de på ett tillförlitligt sätt kan upptäcka mycket låga koncentrationer av virus i miljontals liter avloppsvatten.

NIST släpper detta syntetiska RNA som ett "testmaterial av forskningskvalitet, " även om NIST-forskare planerar att vidareutveckla det till den typ av standardreferensmaterial (SRM) som NIST är känt för. NIST tillhandahåller detta material utan kostnad för forskare, testtillverkare och testlaboratorier. Teknisk information och instruktioner för att begära materialet finns på NISTs webbplats.

Genetiska leveransföretag syntetiserar också delar av virusets RNA, men det som skiljer NIST-materialet åt är mängden data som kommer med det. Detaljerad information om hur NIST-forskare syntetiserade fragmenten och mätte deras koncentration finns tillgänglig i ett vägledningsblad online. Ytterligare information, inklusive rådata och statistiska analyser av koncentrationsmätningarna, är tillgänglig på en GitHub-webbplats. NIST tillhandahåller denna data som en del av sitt uppdrag, som landets mätlaboratorium, för att främja mätvetenskapen.

"Att mäta känslighet är en viktig del av testutveckling, sade Peter Vallone, NIST-forskaren som övervakade utvecklingen av det nya materialet. "Och vi vill se till att människor har det material och den information de behöver för att göra så exakta mätningar som möjligt."