SwabSeq – тест на COVID-19 з великими можливостями
Щоб запобігти передачі SARS-CoV-2, потрібно часте і повсюдне тестування безсимптомних людей для виявлення вірусу. Тести, засновані на методах кількісної полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР), не можуть бути легко розгорнуті у масштабі, необхідному для скринінгу населення.
Одним з основних перешкод у розширенні масштабів діагностичних ПЛР-тестів є етап очищення РНК. Це складно автоматизувати, що робить його трудомістким етапом, а ланцюжки постачання не можуть задовольнити попит на необхідні реагенти під час пандемії.
Команда вчених з Медичної школи Девіда Геффена Каліфорнійського університету у Лос-Анджелесі та Інженерної школи Каліфорнійського університету у Лос-Анджелесі розробили новий метод – секвенування наступного покоління об'єднаних зразків, позначених специфічними для зразків молекулярними штрих-кодами. Це дозволяє тестувати тисячі зразків з носа або слини на РНК SARS-CoV-2 за один прогін без необхідності виділення РНК.
Аналіз був названий SwabSeq, він включає стандарт синтетичної РНК, який полегшує кількісну оцінку кінцевих точок та виявлення справжніх негативних результатів, що знижує вимоги до автоматизації, очищення та нормалізації від зразка до зразка.
Результати своєї роботи вчені нещодавно опублікували у журналі Nature Biomedical Engineering. SwabSeq був використаний для виконання 80 000 тестів з аналітичною чутливістю і специфічністю, порівнянною або кращою, ніж у традиційних тестів ПЛР, менш ніж за два місяці. Час обробки – менш як 24 години.
Що собою являє SwabSeq
SwabSeq використовує специфічні для зразків молекулярні штрих-коди для одночасного аналізу тисяч зразків на наявність або відсутність SARS-CoV-2. SwabSeq отримав дозвіл FDA на екстрене використання у жовтні, зараз робота розгорнута в UCLA у лабораторії CLIA високої складності, яка з грудня 2020 року виконала понад 150 тис. тестів.
SwabSeq – гнучкий, простий і масштабований протокол, що дозволяє швидко розширити масштаби тестування на нові патогени, включаючи COVID-19 і майбутні віруси, які можуть з'являтися. Він складається з п'яти кроків:
збір зразків;
зворотна транскрипція і ПЛР з використанням праймерів, які містять унікальні молекулярні індекси в положеннях i7 і i5;
просте об'єднання (без нормалізації) і очищення зразків з унікальним штрих-кодом для підготовки бібліотеки;
секвенування об'єднаної бібліотеки;
обчислювальне привласнення зчитувань секвенування зі штрих-кодом кожного зразка для підрахунку і виявлення вірусів.
Дослідники говорять, що оптимізували SwabSeq з урахуванням двох пріоритетів: велике охоплення і низька вартість. Це ключові чинники, які відсутні у поточній діагностиці COVID-19.
Доцент і провідний науковий співробітник проєкту доктор Валері Арболеда сказала, що результати демонструють можливість використання SwabSeq для тестування SARS-CoV-2 у безпрецедентних масштабах. Це може стати потенційним розв'язанням проблеми тестування всього населення, що допоможе зупинити поширення вірусу.
Скільки зразків можна обробити
Дослідники підрахували, що одна людина може обробити шість 384-ямкових планшетів на годину за допомогою автоматичного маніпулятора з рідинами. У лабораторії розробників ця кількість була збільшена до чотирьох пристроїв для обробки рідин, що еквівалентно продуктивності в 9 216 зразків на годину.
Лабораторія, яка працює 24 години на добу, може обробляти понад 100 000 проб на добу. Більш того, мультиплексування після ПЛР та створення бібліотеки спроектовано таким чином, що одна людина може одночасно обробляти тисячі зразків; кількість зразків залежить тільки від потужності секвенсора.
SwabSeq – це модифікація технології Octant, яка застосовується для відкриття ліків і стала широко доступною для боротьби з пандемією. Вона має надзвичайно високу чутливість і специфічність для виявлення вірусної РНК в очищених зразках. SwabSeq може бути швидко адаптований для виявлення інших патогенів.