Een kluis, snelle en goedkope testmethode die magnetische nanodeeltjes gebruikt om virussen in zowel klinische monsters als afvalwatermonsters te detecteren, is ontwikkeld door KAUST-onderzoekers. De centrifugevrije benadering is compatibel met op magnetische kralen gebaseerde geautomatiseerde systemen die al worden gebruikt om honderden monsters te verwerken.

"Onze op silica-magnetische nanodeeltjes gebaseerde workflow kan door elke onderzoeker helemaal opnieuw worden samengesteld, " zegt hoofdauteur Gerardo Ramos-Mandujano. "Het concurreert met commerciële viral-RNA-extractiekits en verlaagt het risico op het hanteren van potentieel besmettelijke monsters."

Om COVID-19 te diagnosticeren, clinici extraheren SARS-CoV-2 viraal RNA uit verschillende soorten klinische monsters, zoals nasofaryngeale uitstrijkjes, en het virus detecteren met behulp van real-time reverse-transcriptie-polymerase-kettingreactie-assays.

Maar de enorme omvang van de pandemie zou kunnen leiden tot tekorten aan essentiële benodigdheden voor diagnostische tests, zoals commerciële reagentia en laboratoria die voldoen aan bioveiligheidseisen. Conventionele chemische voorraden zijn ook duur, waardoor ze minder toegankelijk zijn voor lage-inkomenslanden en afgelegen zorginstellingen.

Aangezien het virus vóór uitbraken in de gemeenschap in afvalwater is aangetroffen, het nauwlettend in de gaten houden van zijn aanwezigheid in rioolwater wordt een belangrijke volksgezondheidsmaatregel. Vanwege het risico van het hanteren van besmettelijke monsters, dit vereist een aanpak die veilig en gemakkelijk uit te voeren is, terwijl ze goedkope chemicaliën gebruiken die gemakkelijk verkrijgbaar zijn.

Om deze uitdagingen aan te gaan, Ramos-Mandujano en Mo Li, Universitair docent biowetenschappen, een open-sourceprotocol ontwikkeld voor het detecteren van viraal RNA in klinische en omgevingsmonsters met behulp van magnetische nanodeeltjes, die nucleïnezuren isoleren zonder centrifugeren of dure reagentia.

"Onze methode stelt elk basisbiologielab in staat zelfgemaakte magnetische nanodeeltjes van silica te maken van gemakkelijk verkrijgbare materialen, " zegt Li.

De techniek werkt in TRIzol, een algemeen reagens dat virussen volledig inactiveert, waardoor clinici veilig kunnen omgaan met infectieuze monsters. Met slechts 0,3 dollarcent per RNA-extractie, het protocol is goedkoper dan commerciële diagnostische kits en produceert hoogwaardig RNA.

Hun methode werkt ook efficiënt op andere menselijke pathogene virussen, inclusief influenza A en B en respiratoir syncytieel virus. Toen de onderzoekers het protocol testten op afvalwatermonsters, ze waren in staat om 88 procent van de input synthetische SARS-CoV-2 RNA te herstellen, waardoor het een effectief hulpmiddel is om het virus in rioolwater op te sporen.

De veelzijdige techniek zou een nuttig hulpmiddel kunnen worden voor wijdverbreide gemeenschapstests van verschillende virale bedreigingen en het monitoren van afvalwater tijdens toekomstige pandemieën. Het kan ook worden gebruikt door vloeistofverwerkende robots om RNA uit een groot aantal monsters te extraheren.

"We hopen de methode van onderzoekslaboratoria naar testlocaties in de echte wereld te verplaatsen, zodat deze de capaciteit kan verbeteren en de kosten van COVID-19-tests kan verlagen, " zegt Li.