Nieuwe weg naar snellere COVID-19-diagnose geplaveid in goud

Geschreven door editor

Onderzoekers gebruikten gouden nanodeeltjes om een ​​nieuw moleculair diagnostisch platform te ontwikkelen dat de tijd die nodig is voor de detectie van COVID-19 aanzienlijk verkort.

Print Friendly, PDF & Email

De snelle verspreiding van COVID-19, een ziekte die wordt veroorzaakt door het SARS-CoV-2-virus, heeft wereldwijd tot een volksgezondheidscrisis geleid. Vroegtijdige detectie en isolatie van COVID-19 zijn essentieel om de overdracht van ziekten onder controle te houden en kwetsbare bevolkingsgroepen te beschermen. De huidige standaard voor de diagnose van COVID-19 is de reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR), een techniek waarbij virale genen worden gedetecteerd nadat ze meerdere amplificatiecycli hebben ondergaan. Deze techniek is echter tijdrovend, waardoor een testachterstand ontstaat in diagnostische centra en leidt tot vertraagde diagnoses.      

In een recente studie gepubliceerd in Biosensors and Bioelectronics, hebben onderzoekers uit Korea en China een nieuw op nanotechnologie gebaseerd platform geïntroduceerd dat de tijd die nodig is voor de diagnose van COVID-19 kan verkorten. Hun oppervlakteversterkte Raman-verstrooiing (SERS)-PCR-detectieplatform - bereid met behulp van gouden nanodeeltjes (AuNP's) in de holtes van Au 'nanodimple'-substraten (AuNDS's) - kan virale genen detecteren na slechts 8 amplificatiecycli. Dat is bijna een derde van het aantal dat nodig is voor conventionele RT-PCR.

“Conventionele RT-PCR is gebaseerd op de detectie van fluorescentiesignalen, dus er zijn 3-4 uur nodig om SARS-CoV-2 te detecteren. Deze snelheid is niet genoeg gezien de snelheid waarmee COVID-19 zich verspreidt. We wilden een manier vinden om deze tijd met minstens de helft te verminderen”, zegt prof. Jaebum Choo, die de motivatie achter het onderzoek uitlegt. Gelukkig was het antwoord niet te ver. In een eerdere studie die in 2021 werd gepubliceerd, had het team van prof. Choo een nieuw detectieplatform ontwikkeld waarin hooggevoelige SERS-signalen worden geproduceerd door AuNP's die uniform zijn gerangschikt in de holtes van AuNDS's via een techniek die DNA-hybridisatie wordt genoemd. Op basis van deze eerdere ontdekking ontwikkelden Prof. Choo en zijn team het nieuwe SERS-PCR-platform voor de diagnose van COVID-19.

De nieuw ontwikkelde SERS-PCR-test maakt gebruik van SERS-signalen om 'brug-DNA' te detecteren: kleine DNA-probes die langzaam afbreken in de aanwezigheid van virale doelwitgenen. Daarom neemt in monsters van patiënten die positief zijn voor COVID-19 de concentratie van brug-DNA (en dus het SERS-signaal) continu af met progressieve PCR-cycli. Wanneer SARS-CoV-2 daarentegen afwezig is, blijft het SERS-signaal ongewijzigd.

Het team testte de effectiviteit van hun systeem met behulp van twee representatieve doelmarkers van SARS-CoV-2, namelijk de genen voor envelopeiwit (E) en RNA-afhankelijke RNA-polymerase (RdRp) van SARS-CoV-2. Terwijl 25 cycli nodig waren voor op RT-PCR gebaseerde detectie, had het op AuNDS gebaseerde SERS-PCR-platform slechts 8 cycli nodig, waardoor de testduur aanzienlijk werd verkort. “Hoewel onze resultaten voorlopig zijn, bieden ze een belangrijk proof-of-concept voor de validiteit van SERS-PCR als diagnostische techniek. Onze op AuNDS gebaseerde SERS-PCR-techniek is een veelbelovend nieuw moleculair diagnostisch platform dat de tijd die nodig is voor gendetectie aanzienlijk kan verkorten in vergelijking met conventionele RT-PCR-technieken. Dit model kan verder worden uitgebreid door een automatische sampler op te nemen om een ​​moleculair diagnostisch systeem van de volgende generatie te ontwikkelen”, legt prof. Choo uit.

SERS-PCR zou inderdaad een belangrijk hulpmiddel kunnen zijn in ons arsenaal tegen de COVID-19-pandemie. Het zou ook een paradigmaverschuiving kunnen teweegbrengen op het gebied van moleculaire diagnostiek, en een revolutie teweegbrengen in de manier waarop we infectieziekten detecteren en toekomstige epidemieën aanpakken.

Print Friendly, PDF & Email

Over de auteur

editor

Hoofdredacteur van eTurboNew is Linda Hohnholz. Ze is gevestigd in het hoofdkantoor van eTN in Honolulu, Hawaii.

Laat een bericht achter