Быстрые тесты на COVID-19 становятся все популярнее, чтобы быстрее получать результаты для большего числа людей, и ученым нужен простой и надежный способ узнать, что эти тесты работают правильно и их результатам можно доверять. Наночастицы, которые обнаруживаются как новый коронавирус, могут быть только билетом.

Такие наночастицы, подобные коронавирусу, разработанные наноинженерами из Калифорнийского университета в Сан-Диего, будут служить так называемым положительным контролем при тестах на COVID-19. Положительные контроли – это образцы, которые всегда дают положительный результат. Они запускаются и анализируются вместе с образцами пациентов, чтобы убедиться, что тесты на COVID-19 работают стабильно и в соответствии с назначением.

Положительные контроли, разработанные в Калифорнийском университете в Сан-Диего, обладают рядом преимуществ по сравнению с теми, которые в настоящее время используются при тестировании на COVID-19: их не нужно хранить в холоде; они просты в изготовлении; они могут быть включены в весь процесс тестирования от начала до конца, как образец пациента; и поскольку они не являются фактическими образцами вируса от пациентов с COVID-19, они не представляют риска заражения для людей, проводящих тесты.

Исследователи под руководством Николь Стейнмец, профессора наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего, опубликовали свою работу в журнале Biomacromolecules .

Эта работа основана на более ранней версии положительных контролей, разработанных лабораторией Штейнмеца для теста RT-PCR, который является золотым стандартом для тестирования COVID-19. Положительные контроли в новом исследовании можно использовать не только для теста RT-PCR, но и для более дешевого, простого и быстрого теста, называемого тестом RT-LAMP, который можно провести на месте и получить результаты примерно через час. .

Наличие надежного инструмента для обеспечения точного выполнения этих тестов – особенно для низкотехнологичных диагностических тестов, таких как RT-LAMP-, – критически важно, – сказал Стейнмец. Это может помочь обеспечить быстрое массовое тестирование COVID-19 в районах с ограниченными ресурсами, недостаточным уровнем обслуживания и других местах, где нет доступа к сложному испытательному оборудованию, специализированным реагентам и обученным специалистам.

Улучшенный положительный контроль

Новые положительные контроли представляют собой крошечные вирусные оболочки, сделанные либо из растительного вируса, либо из бактериофага, внутри которых находятся сегменты РНК коронавируса. Сегменты РНК включают сайты связывания для обоих праймеров, используемых в тестах ПЦР и LAMP.

«Эта конструкция создает универсальный контроль, который можно использовать для любого из этих анализов, что делает его очень универсальным», – сказал первый автор Су Хим Чан, научный сотрудник лаборатории Стейнмеца.

Команда разработала два типа положительных контролей. Один был сделан из наночастиц растительного вируса. Чтобы сделать их, исследователи в лаборатории заразили растения вигнового гороха вирусом хлоротичной крапчатости, а затем извлекли вирусы из растений. Впоследствии исследователи удалили РНК вируса и заменили ее индивидуализированным шаблоном РНК, содержащим специфические, но неинфекционные последовательности вируса SARS-CoV-2. Полученные наночастицы состоят из последовательностей РНК коронавируса, упакованных внутри вирусных оболочек растений.

Другой положительный контроль был сделан из наночастиц бактериофага. Здесь задействован аналогичный рецепт. Исследователи заразили E. coli с плазмидами, изготовленными на заказ; кольцами ДНК; которые содержат специфические фрагменты последовательностей (которые также не являются инфекционными) вируса SARS-CoV-2, а также гены, кодирующие поверхностные белки бактериофаг под названием Qbeta. Этот процесс заставил бактерии производить наночастицы, которые состоят из последовательностей РНК коронавируса, упакованных внутри оболочки бактериофага.

Оболочки растительного вируса и бактериофага являются ключом к тому, чтобы сделать эти положительные контроли такими прочными. Они защищают сегменты РНК коронавируса от разрушения при более высоких температурах; тесты показали, что они могут храниться в течение недели при температуре до 40 C (104 F). Оболочки также защищают РНК во время первого этапа тестов ПЦР и LAMP, который включает разрушение клеток в образце – с помощью ферментов или тепла – для высвобождения их генетического материала для тестирования.

Эти защиты не присутствуют в положительных контролях, используемых в настоящее время при тестировании COVID-19 (голые синтетические РНК, плазмиды или образцы РНК от инфицированных пациентов). Вот почему существующие элементы управления либо требуют охлаждения (что делает их неудобными в обращении, дорогостоящими для транспортировки и хранения), либо их необходимо добавлять на более позднем этапе испытаний (что означает, что ученые не будут знать, если что-то пошло не так на первых этапах. ).

В качестве следующего шага исследователи ищут партнерства с промышленностью для внедрения этой технологии. По словам команды Стейнмеца, положительные контроли могут быть адаптированы к любому установленному анализу RT-PCR или RT-LAMP, и их использование поможет свести на нет ложные показания. Кроме того, эти положительные контроли можно легко производить в больших количествах с помощью молекулярного выращивания растений или ферментации микробных культур, что является хорошей новостью для их внедрения в крупномасштабное производство.

«С появлением мутантов и вариантов, дальнейшие испытания будут необходимы для сохранения безопасности населения», – сказал Стейнмец. «Новая технология может найти применение, в частности, для домашних тестов, которые могут иметь более высокий уровень ложных показаний из-за менее контролируемых экспериментальных условий»