Les tests PCR, également appelés tests moléculaires ou tests d’acide nucléique, sont considérés comme l’étalon-or pour détecter la présence du SRAS-CoV-2, le virus à l’origine du COVID-19. Cependant, leur traitement peut prendre quelques jours, ce qui entraîne une quarantaine inutile pour les personnes négatives ou des retards pour ceux qui ont besoin d’une preuve de test négatif pour un voyage ou d’autres engagements. Les tests rapides de détection d’antigènes, en revanche, sont pratiques, mais moins fiables que les tests PCR.
Pour combler le fossé entre précision et commodité, les chercheurs de Penn State ont développé une plate-forme de test à domicile basée sur la salive qui peut fournir des résultats en 45 minutes. Lors de tests préliminaires, la plateforme a détecté le virus responsable du COVID avec le même niveau de sensibilité que les tests PCR. Leurs résultats publiés cette semaine dans Capteurs ACS.
« Les résultats des tests PCR prennent environ une heure à se développer dans un laboratoire, mais vous devez prendre en compte le temps qu’il faut pour envoyer l’échantillon à un laboratoire et pour que le laboratoire le traite », a déclaré le chercheur principal Weihua Guan, professeur agrégé d’électricité. l’ingénierie et du génie biomédical au Penn State’s College of Engineering. « Nous voulions créer une alternative viable à la PCR pour que les gens puissent l’utiliser à la maison, sans avoir à subir le test nasal invasif. »
Guan et son équipe ont développé un kit de test de la taille d’une paume, où un individu crache dans une cartouche et l’insère dans la plate-forme de traitement. Dans les 45 minutes, les résultats des tests sont envoyés à une application Android personnalisée développée par les chercheurs.
La plate-forme utilise l’amplification isotherme médiée par une boucle de transcription inverse, ou RT-LAMP, pour détecter le virus. Le dispositif de test chauffe d’abord la salive à 203 degrés Fahrenheit, la température à laquelle les coquilles de particules virales se séparent et libèrent leur matériel génétique. Le matériel génétique est ensuite mélangé avec des réactifs préemballés dans une cartouche microfluidique. Enfin, l’échantillon est refroidi à 149 degrés Fahrenheit, déclenchant une autre réaction chimique dans laquelle quelques molécules virales sont multipliées en milliards de copies, ce qui rend le virus plus facile à identifier. Si le virus est présent dans l’échantillon de salive, l’utilisateur recevra un résultat positif sur son application smartphone connectée.
Pour tester la configuration, Guan et son équipe ont infusé des échantillons de salive humaine achetés dans le commerce avec des particules de virus SARS-CoV-2 inactivées et ont passé les échantillons à travers le prototype. Ils ont également testé quelques échantillons cliniques. La plate-forme a déterminé avec précision si chaque échantillon était positif ou négatif pour le virus.
« Nous avons testé des centaines d’échantillons fictifs et contrôlé la quantité de particules de COVID dans chacun », a déclaré Guan. « Notre plate-forme s’est avérée très sensible à la présence du virus dans les échantillons factices et cliniques, les normes établies par le test PCR étant notre référence. »
Les chercheurs ont déclaré qu’ils prévoyaient de continuer à tester leur plate-forme avec davantage d’échantillons cliniques de COVID grâce à une collaboration avec Yusheng Zhu, directeur médical du laboratoire de chimie clinique et de tests automatisés du Penn State Milton S. Hershey Medical Center.
En plus de tests cliniques supplémentaires, les chercheurs travaillent également à améliorer la courte durée de conservation du test, car les enzymes du prototype se dégradent à température ambiante dans les trois jours suivant la production. L’équipe expérimente la lyophilisation des réactifs, une méthode de lyophilisation du matériel biologique qui peut prolonger la durée de conservation des enzymes. Selon Guan, les résultats préliminaires indiquent que la méthode permettra au test RT-LAMP de durer au moins six mois à température ambiante dans les magasins ou dans l’armoire à pharmacie à la maison.
Les chercheurs ont déposé une demande de brevet provisoire sur leur appareil et ont déclaré qu’ils prévoyaient de le commercialiser, en attendant des tests cliniques à grande échelle et un examen par la Food and Drug Administration des États-Unis.
Suresh V. Kuchipudi, directeur par intérim du laboratoire de diagnostic animal de Penn State (ADL) et de la chaire Dorothy Foehr Huck et J. Lloyd Huck sur les maladies infectieuses émergentes, et Michele Yon, technologue de recherche chez ADL, ont acquis les échantillons cliniques testés dans ce travail. Parmi les autres contributeurs figurent Zifan Tang, Aneesh Kshirsagar et Tianyi Liu, tous doctorants en génie électrique de Penn State, et Jiarui Cui, étudiant de premier cycle en génie électrique de Penn State.
Zifan Tang et al, DIAPOSITIVE : Autotest SARS-CoV-2 basé sur la salive avec RT-LAMP dans un appareil mobile, Capteurs ACS (2022). DOI : 10.1021/acsensors.2c01023