Kostengünstiges Gerät, das für 1-stündigen Covid-Variantentest entwickelt wurde

Harvard- und MIT-Forscher haben sich zusammengetan, um einen eigenständigen speichelbasierten diagnostischen Covid-Test zu prototypisieren, der in einer Stunde zwischen Varianten unterscheiden kann und laut MIT „genauso genau wie die jetzt verwendeten PCR-Tests“ ist.

Es heißt „miSherlock“ für „minimal instrumentierter Sherlock“, wobei Sherlock ein auf Crispr basierender DNA/RNA-Test ist, der am Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering in Harvard erfunden wurde.

Es werden zwei Teile benötigt: vorverpackte Chemikalien und wiederverwendbare Hardware bestehend aus gängigen elektronischen Komponenten und 3D-gedruckten Teilen. Darüber hinaus gibt es eine optionale Telefon-App.

Laut Wyss Institute kann das Gerät für ca. 15 US-Dollar (ca. 3 US-Dollar in Massenproduktion) zusammengebaut werden, und der Test sollte jeweils etwa 6 US-Dollar kosten.

„Eine der großartigen Eigenschaften von miSherlock ist, dass es vollständig modular ist“, sagt MIT-Forscher Devora Najjar. „Das Gerät selbst ist von den Assays getrennt, sodass Sie verschiedene Assays für die spezifische RNA- oder DNA-Sequenz anschließen können, die Sie nachweisen möchten. In etwa zwei Wochen können Assays für neue Targets erstellt werden, die die Entwicklung von Tests für neue Varianten von SARS-CoV-2 sowie für andere Infektionskrankheiten ermöglichen.“

Der chemische Assay besteht aus mehreren Stufen (siehe unten), und die Hardware wurde so konzipiert, dass diese für den Benutzer in einfache Schritte umgewandelt werden, der zuerst durch einen kleinen Einwegtrichter in einen benutzerdefinierten Behälter spuckt.

TDer Speichelbehälter wird in die erste von zwei Kammern der batteriebetriebenen Hardware geschoben, wo die Probe drei bis sechs Minuten lang auf 95 °C erhitzt wird, während sie reagiert und in einen Filter einweicht.

Dieser Filter geht in die zweite Kammer und wird vom Benutzer mit einem Kolben hineingedrückt, der auch ein Wasserreservoir durchsticht, wodurch getrocknete Sherlock-Chemikalien mit Partikeln auf der Filteroberfläche reagieren. In der zweiten Kammer können mehrere Tests gleichzeitig durchgeführt werden.

Eine eingebaute LED, die 55 Minuten später aktiviert wird, lässt die Flüssigkeit merklich fluoreszieren, wenn sie Covid-19 oder die von der Chemikalienverpackung gesuchte spezifische Variante von Covid-19 enthielt. Der Nutzer „kann auch eine begleitende Smartphone-App verwenden, die die von der Kamera des Smartphones registrierten Pixel analysiert, um eine eindeutige positive oder negative Diagnose zu stellen“, so das Wyss Institute.

Die Biochemie

Sherlock (spezifische hochempfindliche enzymatische Reporter-Entsperrung) nutzt Crisprs "molekulare Schere", um DNA oder RNA an einer bestimmten Stelle zu zerschneiden, und führt dann eine zweite Aufgabe aus, wenn die erste erfolgreich war

Für diesen Test wurde zunächst eine Sherlock-Reaktion als Pauschaltest konzipiert, um ein von mehreren Varianten geteiltes Segment der Covid-19-RNA zu identifizieren und dann bei Erfolg eine Fluoreszenz zu verursachen.

Nachfolgende Sherlock-Reaktionen wurden entwickelt, um Alpha-, Beta- und Gamma-Mutationen (Delta war während des Projekts selten) im Covid-19-„Spike“-Protein separat nachzuweisen, was auf ähnliche Weise auf jeden Nachweis mit Fluoreszenz hindeutet.

Speichel ist im Vergleich zu Nasenabstrichen leicht zu sammeln, weshalb er nach Angaben des Instituts gewählt wurde, aber auch im Speichel gibt es Enzyme, die dazu führen, dass falsch positive Ergebnisse angezeigt werden.

Der Erwärmungsschritt aktiviert Chemikalien im Probenbehälter, die diese falsch-positiven Enzyme stoppen, sowie Chemikalien, die alle Covid-19-Viruspartikel aufbrechen, damit Virus-RNA auf der Oberfläche des speziell entwickelten Filters eingefangen werden kann.

Getestet an 27 Covid-19-Patienten und 21 gesunden Patienten, identifizierte die Pauschalversion von miSherlock laut Harvard 96 % der Covid-19-Patienten und 95 % der gesunden Patienten. Die Alpha-, Beta- und Gamma-Unterscheidungsversion des Tests funktionierte an künstlichen Proben, die aus gesundem Speichel und synthetischer viraler RNA in verschiedenen Konzentrationen hergestellt wurden.

miSherlock wird in "Minimal instrumented SHERLOCK (miSHERLOCK) for CRISPR-based Point-of-Care diagnostic of SARS-CoV-2 and emergenting Varianten" beschrieben, veröffentlicht in Science Advances, und ohne Bezahlung einsehbar.