Исследователи придумали, как сделать дешёвый и быстрый тест на COVID-19⁠⁠

Вакцины переломили ход пандемии, однако в некоторых ситуациях риск заражения всё ещё присутствует. Если вы хотите пойти к друзьям, запланировали полёт на самолёте или просмотр кино в кинотеатре, не существует высокоточного теста для мгновенной диагностики SARS-CoV-2. Исследователи из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли могут помочь с созданием и внедрением подобных тестов на рынке.

В исследовании, проведённом под руководством Майкла Хаммела и Кёртиса Д. Ходжа, высказано предположение о пригодности используемого, например, в тестах на беременность метода высокочувствительного иммунохроматографического анализа для создания нового мгновенного теста на COVID-19. Учёные предполагают, что тест сможет определять наличие заражения уже через 15 минут после попадания на него слюны и определять инфекцию за день до развития симптомов. Результаты работы опубликованы в журнале mAbs.

Молекулярные модели на основе рентгеновских данных показывают антитела, связанные с нуклеокапсидным белком SARS-CoV-2 (розовый). Учёные заявляют, что линейное расположение (справа) определяется лучше, чем “сендвич” (слева). Фото: Berkeley Lab

Существующий «золотой стандарт» тестов на COVID-19 — это ПЦР для определения присутствия РНК SARS-CoV-2, а не вирусного белка. Они довольно точны, с ложноотрицательными показателями в диапазоне менее 5 % в зависимости от места взятия пробы, типа образца и стадии инфекции. Однако ПЦР тесты должны быть отправлены для анализа в аккредитованную лабораторию.

Комментарий от редакции: ПЦР часто бывает ложноположительным. Здесь речь идёт только про ложноотрицательные тесты.

Быстрые тесты на антигены используют антитела для обнаружения специфических частей самой вирусной частицы.

Такие тесты имеют низкую частоту ложноположительных результатов, но высокую ложноотрицательных, поэтому они не могут заменить ПЦР-диагностику. Если бы на рынок был выведен более точный тест, он стал бы полезным инструментом для первоначального скрининга, аналогично тестам на беременность. В случае положительного результата человеку необходимо будет принять соответствующие меры предосторожности (изоляция и другие меры по предотвращению распространения инфекции) и подтвердить диагноз, сдав анализ официально в медицинском учреждении.

«По мере продвижения к нормализации и восстановлению экономики по всему миру сохраняется спрос на быстрые и недорогие тесты, которые можно проводить самостоятельно без необходимости обращения к специалистам, — сказал Хаммел, биофизик из Лаборатории Беркли. — Существующие сейчас ПЦР тесты на COVID-19 дорогие. В США их стоимость составляет около $ 100. В среднем американские лаборатории проводят около миллиона таких тестов в день. Точный быстрый тест на антиген может стоить $ 1 и значительно сократить время ожидания результата».

Комментарий от редакции: В оригинале нет ссылки на источник данных о количестве тестов и их стоимости. Скорее всего, это очень примерные значения.

Для изучения около 20 взаимодействий антитело—антиген Хаммел, Ходж и их коллеги использовали малоугловое рентгеновское рассеяние (SAXS), выполненное на источнике синхротронного излучения лаборатории Беркли (ALS). Полученные данные показали, что определенная пара моноклональных антител стабильно и плотно связывается с белком нуклеокапсида, отчасти из-за жёсткости антител. Все антитела различаются по степени жёсткости в зависимости от аминокислотной последовательности их «рук», которые являются частью Y-образных молекул и связываются с антигенами. «Комбинация двух жёстких антител усиливает сетевое взаимодействие — процесс, при котором несколько связанных в разных местах с одним и тем же антигеном антител образуют более крупные сгустки или сети», — объяснил Ходж, постокторский исследователь и первый автор исследования.

Сетизация антител и высокая стабильность связывания повышают чувствительность иммунохроматографического анализа. Исследователи давно предполагают, что гибкость антител играет роль в обоих свойствах. Но изучение физической динамики пар антитело-антиген для поиска наиболее эффективных антител очень сложно при использовании традиционных методов визуализации, которые требуют стабилизации или кристаллизации молекул. Разработанный Хаммелом и его коллегами метод SAXS позволяет ученым исследовать антитела и антигены в их естественном состоянии, то есть при свободном движении в жидкости.

«Мы показали, что можем быстро определить новые пары антитело-антиген, что дает возможность разработать более чувствительный анализ, — сказал Хаммел. — Метод можно применить к сотням антител за короткий промежуток времени, чтобы определить наиболее подходящие антитела для достижения пока ещё не достижимой чувствительности диагностики на основе антител, которые являются ключевыми для ранней диагностики SARS-CoV-2, а также других патогенов».

В настоящее время команда изучает способы дальнейшего повышения чувствительности тестов.

Перевод подготовили: Антон Меньшенин, Максим Коневзеров, Екатерина Хананова.

Источник и исследование.