Une nouvelle approche pourrait permettre une adoption plus large du test COVID-19 pour le diagnostic dans les laboratoires de recherche

Le test portable produit des résultats en 36 minutes; fonctionne également pour la dengue et d'autres virus

Des cliniciens-chercheurs de l'Université technologique de Nanyang, de la Lee Kong Chian School of Medicine (LKCMedicine) de Singapour (NTU Singapore) ont démontré un moyen d'améliorer la vitesse, le temps de traitement et le coût des tests de laboratoire COVID-19.

La méthode de test améliorée donne des résultats en 36 minutes – un quart du temps requis par les tests de référence existants.

Leur nouvelle approche pourrait permettre une adoption plus large des tests COVID-19 pour le diagnostic dans les laboratoires universitaires ou de recherche, et permettre le dépistage et la recherche, en particulier dans les pays et régions aux capacités de laboratoire limitées.

Le test, qui peut être effectué avec un équipement portable, pourrait également être déployé dans la communauté comme outil de dépistage.

Actuellement, la méthode la plus sensible pour tester le COVID-19 consiste à utiliser une technique de laboratoire appelée réaction en chaîne par polymérase (PCR), dans laquelle une machine amplifie le matériel génétique viral en le copiant encore et encore afin que toute trace du SRAS-CoV-2 le virus peut être détecté.

Un gros goulot d'étranglement dans les tests d'échantillons est la purification de l'ARN – séparation de l'ARN des autres composants dans l'échantillon du patient – un processus laborieux qui nécessite des produits chimiques qui sont maintenant rares dans le monde. Ses étapes doivent être effectuées par un personnel technique hautement qualifié et peuvent prendre quelques heures.

Actuellement, l'équipement automatisé pour la préparation des échantillons coûte des centaines de milliers de dollars et nécessite des laboratoires spécialisés.

La méthode développée par NTU LKCMedicine combine plusieurs de ces étapes et permet des tests directs sur l'échantillon de patient brut, réduisant le temps de traitement de l'échantillon au résultat et supprimant le besoin de produits chimiques de purification d'ARN.

Les détails de la nouvelle approche ont été publiés dans la revue scientifique Les gènes en juin.

Bien que la réaction en chaîne par polymérase (PCR) soit une technologie vénérable qui s'est avérée être une bête de somme pour la recherche biologique, elle présente certains inconvénients lorsqu'elle est utilisée en dehors de l'environnement du laboratoire. Le processus est fastidieux et prend du temps. Notre test rapide COVID-19 implique une réaction à tube unique qui réduit le temps de manipulation et le risque de biosécurité pour le personnel de laboratoire, ainsi que la probabilité de contamination par transfert pendant le traitement des échantillons. « 

Wee Soon Keong, PhD., Premier auteur de l'étude, LKCMedicine, Université technologique de Nanyang

Outre le dépistage du COVID-19, la même méthode développée par l'équipe NTU LKCMedicine peut également être utilisée pour détecter d'autres virus et bactéries, y compris le virus de la dengue, qui est sur le point de sévir à Singapour alors que le pays se prépare à l'une des pires dengue. épidémies au milieu de la pandémie de coronavirus.

Le chef de l'équipe de recherche, le professeur associé Eric Yap, qui dirige également le laboratoire de génomique microbienne, a déclaré: «Nous avons précédemment démontré que cette méthode fonctionne également pour le virus de la dengue. Lorsqu'elle est utilisée directement sur un échantillon de sang brut contenant le virus de la dengue, le test a donné résultats en 28 minutes. « 

« Alors que Singapour lutte contre la double épidémie de dengue et de COVID-19, toutes deux présentant des symptômes précoces similaires, notre test pourrait aider à différencier les deux maladies infectieuses. »

Le professeur James Best, doyen de NTU LKCMedicine, a déclaré: « Alors que Singapour poursuit ses tests proactifs pour détecter, isoler et contenir la propagation possible du coronavirus, des outils de dépistage portables rapides comme celui développé par Assoc Prof Yap et son équipe pourraient entrer pratique sur les sites de test de la communauté, permettant d'identifier rapidement les patients infectés et de prendre rapidement des mesures pour empêcher la transmission. « 

Des tests de laboratoire aux tests portables

En règle générale, dans les tests PCR, le matériel génétique d'un échantillon sur écouvillon prélevé sur un patient doit être extrait pour éliminer toutes les substances de l'échantillon qui empêchent le test PCR de fonctionner. Un exemple d'inhibiteur dans les échantillons respiratoires est la mucine (un composant principal du mucus).

Le test conçu par l'équipe NTU LKC Medicine, qui comprend le Dr Sivalingam Paramalingam Suppiah, chercheur principal, utilise la méthode de «  PCR directe '', éliminant ainsi le besoin de purification de l'ARN, une étape longue et coûteuse.

Au lieu de cela, ils ont ajouté des enzymes et des réactifs résistants aux inhibiteurs ciblant les composés qui bloquent l'amplification de l'ARN, tels que la mucine, un composant principal du mucus.

Ces enzymes et réactifs, qui sont disponibles dans le commerce, ont une résistance élevée à ces composés qui autrement inhibent la PCR, rendant le test imprécis.

Le mélange biochimique d'échantillon brut et d'enzymes et de réactifs résistants aux inhibiteurs est placé dans un seul tube, qui est inséré dans un thermocycleur de laboratoire, une machine utilisée pour amplifier le matériel génétique en PCR. Après 36 minutes, les résultats révèlent en toute confiance s'il y a une trace de COVID-19.

«En sautant l'étape d'extraction d'ARN avec notre méthode de PCR directe, nous constatons des économies sur les kits d'extraction d'acide nucléique et évitons le problème de la pénurie de réactifs lorsque les tests en laboratoire sont intensifiés et que la demande augmente à l'échelle mondiale», a déclaré le Dr Sivalingam.

L'équipe a également testé cette méthode sur un thermocycleur portable, qui peut être déployé dans des milieux à faibles ressources et des zones endémiques, indiquant la possibilité de faire effectuer ce test dans des établissements de soins de santé communautaires par des agents de santé de première ligne.

Le professeur associé Yap a déclaré: « Nous essayons maintenant de déployer de telles méthodes de PCR directe, développées par nous-mêmes et d'autres, pour des diagnostics de routine. »

« Nous devons déterminer l'utilité et les avantages réels dans un contexte réel, et comprendre s'il y a des compromis. Lorsqu'un goulot d'étranglement est supprimé, d'autres défis peuvent apparaître – comme assurer le contrôle de la qualité ou réduire les erreurs manuelles. »

L'équipe cherche maintenant à utiliser cette méthode pour les tests COVID-19 au laboratoire de diagnostic clinique NTU de LKCMedicine que dirige le professeur Assoc Yap.

«Notre objectif est de développer des tests ultra-rapides et automatisés qui donnent des résultats en quelques minutes, et qui peuvent être effectués par les agents de santé de la clinique avec une précision et une sensibilité similaires à celles des laboratoires spécialisés.

«Cela nous permettra de faire sortir les tests PCR des laboratoires conventionnels plus près du point de service, et dans les milieux à faibles ressources qui en ont le plus besoin», a-t-il déclaré.