Анализ может привлечь внимание своим колориметрическим считыванием, которое может открыть новые возможности применения и типовые элементы. Однако подготовка образца включает этап экстракции РНК с помощью гранул, что может снизить стоимость и время, необходимые для проведения анализа. Стремительный рост пандемии COVID-19 выявляет недостатки существующей парадигмы лабораторного тестирования для вирусной диагностики.
Однако для этого теста требуется система GeneXpert, которых в США доступно всего 5000. Кроме того, для этого теста требуется выделение РНК как отдельный этап после амплификации и детекции, что ограничивает масштабируемость и может снизить доступность по мере роста спроса на критически важные продукты. Специалисты Abbott ID NOW по изотермической амплификации утверждают, что получение результатов занимает менее 15 минут, при этом устройство имеет портативные размеры и вес.
Однако для этой проверки требуется специализированный прибор с надлежащим образом документированными проблемами доступности (24⇓–26). Также могут быть проблемы с точностью этого теста, хотя заявления о точности остаются под вопросом. Другой изотермический метод с хорошей производительностью — это диагностический тест SARS-CoV-2 LAMP от Color Genomics с пределом обнаружения около 0,75 копий вирусной РНК на микролитр, что соответствует 100% положительным и отрицательным результатам для 543 образцов пациентов.
Хотя текущая лабораторная парадигма для SARS-CoV-2 масштабируема и может быть автоматизирована для максимальной пропускной способности, может возникнуть острая необходимость в альтернативных вариантах, расширяющих возможности тестирования в пунктах приема пациентов и в условиях ограниченных ресурсов. Хотя в некоторых густонаселенных и богатых регионах имеются пункты тестирования, в некоторых регионах нет легкого доступа к лабораторному тестированию, требующему специального оборудования, инфраструктуры и опыта.
Чтобы расширить этот доступ, необходимы быстрые, транспортабельные и недорогие прикладные технологии, которые при этом также способны обеспечивать пределы обнаружения, сопоставимые с лабораторными методами. Перед тестированием медицинских образцов была проведена первоначальная оценка платформы путем добавления инактивированного SARS-CoV-2 (5000 копий на мкл) и отрицательного контроля (ноль копий на мкл) в VTM. Флуоресцентные фотографии амплификации на картридже в концентрации 5000 копий на мкл вируса в VTM в режиме реального времени с вычитанием базовой линии и неблагоприятным управлением представлены в Приложении SI, рис. Аналогично, в фильме S1 дополнительно показано видео с временной меткой амплификации на картридже в концентрации 5000 копий на мкл вируса в VTM и неблагоприятным управлением.
Хотя ПЦР остаётся проверенным золотым стандартом для научной диагностики, существует острая потребность в других подходах, которые были бы достаточно недорогими и быстрыми для обеспечения прогноза на уровне использования. Неизбежным ограничением существующих методов выявления SARS-CoV-2 является их зависимость от длительных, трудоёмких и преимущественно лабораторных протоколов для выделения вируса, лизиса и удаления ингибирующих веществ. Хотя ОТ-ПЦР остаётся золотым стандартом для проведения научной диагностики, направленной на амплификацию последовательностей РНК, существует острая потребность в альтернативных платформах тестирования, которые были бы быстрыми, точными, простыми и транспортабельными. В данной работе мы демонстрируем изотермическую RT-LAMP-детекцию нуклеиновых кислот SARS-CoV-2 с использованием картриджа, изготовленного методом аддитивной обработки, и инструмента на базе смартфона для тестирования, которое можно проводить на уровне сбора образцов. Новый тест, который по-прежнему использует ПЦР для преобразования вирусной РНК в ДНК, а затем амплификации последовательностей, может обработать около 90 образцов менее чем за три часа, сообщает STAT, и имеет потенциал для значительного масштабирования в более крупных лабораториях с автоматизацией.
При использовании этого паттерна с пиками положительный результат достигался всего за 30 минут с начала реакции. Полный рабочий процесс от сбора паттерна до оценки с помощью нашей передвижной системы представлен на рис. 1А. Сначала паттерн получают у заболевшего человека с помощью мазка из носоглотки. Затем мазок переносят в раствор VTM и аккуратно встряхивают для переноса вирусов с тампона в VTM.
В-третьих, тампон выбрасывается, а аликвоты из VTM термически лизируются (95 °C, 1 мин). Затем лизированный образец и реагенты RT-LAMP загружаются в шприцы объемом 1 и 5 мл соответственно, затем шприцы присоединяются к микрофлюидному картриджу, и лизированный образец и реагенты RT-LAMP одновременно вводятся в картридж. Наконец, картридж помещается в подвижную подставку для смартфона, и амплификация нуклеиновых кислот с интеркалирующим флуоресцентным красителем происходит при температуре 65 °C. Мониторинг флуоресцентного излучения, генерируемого в ходе амплификации, в режиме реального времени осуществляется с помощью камеры смартфона, а анализ изображения позволяет определить время, когда произошла амплификация. Тест Cepheid SARS-CoV-2 может показывать положительные и отрицательные результаты для обнаружения SARS-CoV-2 примерно через 30 и 45 минут соответственно.
В настоящее время золотым стандартом метода обнаружения вируса SARS-CoV-2 в мазках из носоглотки является ОТ-ПЦР, которая также требует лабораторных протоколов для выделения и концентрирования вируса. Большинство коммерчески доступных тестов на COVID-19 в США, Европе и Азии представляют собой настольные методы, предназначенные для лабораторного использования и не адаптированные для портативности и использования в месте использования.
