Een robuuste, low-cost beeldvormingsplatform dat gebruik maakt van lab-on-a-chip-technologie, ontwikkeld door de Universiteit van Californië, Irvine-wetenschappers zijn mogelijk tegen het einde van het jaar beschikbaar voor snelle coronavirusdiagnose en antilichaamtesten in het hele land.

Het UCI-systeem kan een grote bijdrage leveren aan de inzet van een vaccin voor COVID-19 en aan het heropenen van de economie, omdat beide op grote schaal moeten worden getest op het virus en zijn antilichamen. Tot dusver, het testen van antilichamen in de VS is te onnauwkeurig of te duur geweest om de benodigde aantallen te bereiken.

Maar UCI-onderzoekers Weian Zhao, Door Niklas Hedde, Enrico Gratton en Philip Felgner zijn van mening dat hun nieuwe technologie kan helpen het testproces snel en betaalbaar te versnellen. Hun ontdekking verschijnt in het tijdschrift Lab op een chip , die wordt gepubliceerd door de Royal Society of Chemistry.

"We moeten miljoenen mensen per dag testen, en daar zijn we ver van verwijderd, " zei Hedde, een projectwetenschapper in de farmaceutische wetenschappen en de hoofdauteur van de studie. "Dit nauwkeurige testplatform stelt volksgezondheidsfunctionarissen in staat om geïndividualiseerde mitigatiestrategieën te implementeren die nodig zijn om het land en de economie veilig te heropenen."

Hoe het werkt

Met behulp van bloed uit een vingerprik, de UCI-test peilt naar honderden antilichaamreacties op 14 respiratoire virussen, waaronder SARS-CoV-2, in slechts twee tot vier uur. Door reacties op virale infecties te identificeren met symptomen die vergelijkbaar zijn met die van COVID-19, blijven ziekenhuizen vrij van patiënten met standaard verkoudheid en griep.

De resultaten worden afgedrukt op een goedkoop beeldvormingsplatform. De TinyArray-imager combineert een 3D-geprint prototype met een kant-en-klare LED en een kleine 5-megapixelcamera om markers voor veel antilichamen tegelijk te vinden. Dit zorgt voor een nauwkeurigheid die gelijk is aan die van dure beeldverwerkingssystemen, maar maakt het platform draagbaar genoeg om overal te worden ingezet - voor slechts $ 200.

Hetzelfde apparaat kan ook de resultaten van veelgebruikte neusuitstrijkjes voor SARS-CoV-2 verwerken, zodat patiënten op één enkel platform kunnen worden getest op COVID-19 en zijn antilichamen.

Momenteel, de meeste antilichaamtests controleren slechts op één of twee antigenen, de vreemde stoffen die ervoor zorgen dat het lichaam antilichamen aanmaakt.

"Een maand of twee geleden, testen werd beschouwd als het Wilde Westen, " zei Zhao, een professor in de farmaceutische wetenschappen, eraan toevoegend dat de meeste SARS-CoV-2-antilichaamtests "gewoon niet nauwkeurig" zijn.

Systemen die testen op het volledige scala aan antilichamen die nodig zijn voor betrouwbare resultaten, vereisen beeldvormingsmachines die $ 10 kosten, 000 tot $ 100, 000 en zijn te omvangrijk voor wijdverbreid gebruik. Gebieden zonder de middelen om een ​​van deze machines te kopen, moeten hun monsters naar externe laboratoria sturen om te testen, wat betekent dat de resultaten dagen in plaats van uren duren.

Grote impact

Grootschalige tests zullen bepalen welk percentage van de bevolking COVID-19 had maar nooit symptomen vertoonde, die een grote impact zullen hebben op de volksgezondheid en heropeningsbesluiten.

"Wat als blijkt dat een groter percentage van de mensen in een gemeenschap het virus al heeft opgelopen?" zei Zhao. "Dit betekent dat je dichter bij het bereiken van kudde-immuniteit bent."

En inzicht in welke antilichamen worden geproduceerd en hoe lang ze meegaan, is van cruciaal belang bij het ontwikkelen van een effectief vaccin en het toedienen van de juiste dosering. Dit kan de komende jaren van cruciaal belang zijn als het virus muteert, die updates vereisen, net als jaarlijkse griepvaccinaties.

Het UCI-team heeft er al 5 voltooid, 000 testen in Orange County, en het uiteindelijke doel is om 20 te testen, 000 monsters per eenheid per dag. De onderzoekers werken samen met UCI-startups Velox Biosystems Inc. en Nanommune Inc. om de productie op te schalen. Ze verwachten dat de TinyArray-imager eind 2020 klaar zal zijn om in de VS te worden ingezet en werken samen met wetenschappers in Uruguay, Rusland en Thailand om soortgelijke systemen voor hun naties te ontwikkelen.

"Dit zou geweldig zijn voor een land met lage inkomens, Hedde zei. "Omdat de materialen van het apparaat goedkoop en gemakkelijk te verkrijgen zijn, het platform is eenvoudig te vervaardigen en te gebruiken in gebieden met weinig middelen, testen op wereldschaal toegankelijk maken."