Nanoingenjörer vid University of California San Diego har utvecklat nya och förbättrade sonder, känd som positiva kontroller, som kan göra det lättare att validera snabbt, diagnostiska tester för covid-19 över hela världen.

De positiva kontrollerna, gjorda av virusliknande partiklar, är stabila och lätta att tillverka. Forskare säger att kontrollerna har potential att förbättra noggrannheten i nya COVID-19-tester som är enklare, snabbare och billigare, gör det möjligt att utöka testningen utanför labbet.

"Vårt mål är att påverka inte nödvändigtvis på sjukhuset, där du har toppmoderna faciliteter, men med låga resurser, underbetjänade områden som kanske inte har den sofistikerade infrastrukturen eller utbildad personal, sa Nicole Steinmetz, en professor i nanoteknik vid UC San Diego Jacobs School of Engineering.

Positiva kontroller är en stapelvara i labbet – de används för att verifiera att ett test eller experiment verkligen fungerar. De positiva kontrollerna som främst används för att validera dagens covid-19-tester är nakna syntetiska RNA, plasmider eller RNA-prover från infekterade patienter. Men problemet är RNA och plasmider är inte stabila som viruspartiklar. De kan lätt brytas ned och kräver kylning, vilket gör dem obekväma och dyra att skicka runt om i världen eller lagra under långa perioder.

I en tidning publicerad 25 november in ACS Nano , UC San Diego-forskare ledda av Steinmetz rapporterar att genom att paketera segment av RNA från SARS-CoV-2-viruset till virusliknande partiklar, de kan skapa positiva kontroller för covid-19-tester som är stabila – de kan förvaras i en vecka vid temperaturer upp till 40 grader C (104 grader F), och behåller 70 % av sin aktivitet även efter en månads lagring – och kan passera upptäckt som det nya coronaviruset utan att vara smittsamt.

Teamet utvecklade två olika kontroller:en gjord av nanopartiklar av växtvirus, den andra från bakteriofagnanopartiklar. Att använda dem är enkelt. Kontrollerna körs och analyseras bredvid ett patientprov, ger ett tillförlitligt riktmärke för hur ett positivt testresultat ska se ut.

För att göra växtvirusbaserade kontroller, forskarna använder cowpea chlorotic mottle virus, som infekterar svartögda ärtväxter. De öppnar i princip viruset, ta bort dess RNA-innehåll, ersätta dem med en syntetiserad RNA-mall som innehåller specifika sekvenser från SARS-CoV-2-viruset, stäng sedan allt igen.

Processen för att göra de bakteriofagbaserade kontrollerna börjar med plasmider, som är ringar av DNA. Insatta i dessa plasmider är gensekvenserna av intresse från SARS-CoV-2-viruset, samt gener som kodar för ytproteiner från bakteriofagen Qbeta. Dessa plasmider tas sedan upp av bakterier. Denna process programmerar om bakterierna för att producera virusliknande partiklar med SARS-CoV-2 RNA-sekvenser på insidan och Qbeta-bakteriofagproteiner på utsidan.

Båda kontrollerna validerades med kliniska prover. En stor fördel, forskarna påpekar, är det till skillnad från de positiva kontroller som används idag, dessa kan användas i alla steg i ett covid-19-test.

"Vi kan använda dessa som fullständiga processkontroller - vi kan köra analysen parallellt med att patientprovet börjar hela vägen från RNA-extraktion, " sa första författaren Soo Khim Chan, en postdoktor i Steinmetz labb. "Andra kontroller läggs vanligtvis till i ett senare steg. Så om något gick fel i de första stegen, du kommer inte att kunna veta."

Än så länge, forskarna har anpassat sina kontroller för användning i det CDC-auktoriserade RT-PCR-testet. Även om detta för närvarande är guldstandarden för covid-19-tester, det är dyrt, komplex, och kan ta dagar att returnera resultat på grund av logistiken med att skicka prover till ett labb med PCR-kapacitet.

Steinmetz, Chan och kollegor arbetar nu med att anpassa kontrollerna för användning i mindre komplexa diagnostiska tester som RT-LAMP-testet som kan göras på plats, ut ur labbet och ge resultat direkt.

"Det är en relativt enkel nanoteknologisk metod för att göra lågteknologiska analyser mer exakta, " sa Steinmetz. "Detta kan hjälpa till att bryta ner några av barriärerna för masstestning av undertjänade befolkningar i USA och över hela världen."

Artikeltitel:"Biomimetiska virusliknande partiklar som diagnostiska verktyg för allvarligt akut respiratoriskt syndrom Coronavirus 2."