Koronapandemia on luonut suuren tarpeen pikadiagnostisille SARS-CoV-2-testeille. Luotettaville pikatesteille olisi kysyntää esimerkiksi lentokentillä ja satamissa, jotta matkustajat voitaisiin testata nopeasti ja helposti ennen matkaa.
Helsingin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uuden virusantigeenien pikatestausmenetelmän, jota he ovat soveltaneet SARS-CoV-2:n diagnosointiin. Testi perustuu TR-FRET-ilmiöön (time-resolved Förster resonance energy transfer), jossa energia siirtyy kahden valoherkän molekyylin välillä, jos ne ovat tarpeeksi lähellä toisiaan. TR-FRET-ilmiö mahdollistaa esimerkiksi virusten osasten tai kehon omien proteiinien mittaamisen ”sekoita ja mittaa” -tyyppisten testien avulla monimutkaisista biologisia näytteistä, kuten seerumista tai jopa verestä. Tutkijat ovatkin aiemmin hyödyntäneet menetelmää vasta-aineiden pikatestaukseen.
Käytännössä uudessa SARS-CoV-2-pikatestissä TR-FRET-teknologia toimii seuraavasti: testattavan nenänielunäyte sekoitetaan testiliemeen, joka sisältää SARS-CoV-2:n nukleoproteiinia tai piikkiproteiinia tunnistavia vasta-aineita. Nämä fluoresoivilla merkkiaineilla leimatut vasta-aineet sitoutuvat SARS-CoV-2:n osasiin muodostaen molekyylikasaumia eli komplekseja, jotka voidaan todentaa TR-FRET-lukijalla. Tulos saadaan noin kymmenen minuutin kuluttua: jos komplekseja muodostuu, se osoittaa suurella varmuudella, että testattavalla on SARS-CoV-2:n aiheuttama infektio.
Pikatestin toimivuuden todentava tutkimusartikkeli julkaistiin tällä viikolla mBio-tiedelehdessä.
– Osoitimme tutkimuksessamme, että TR-FRET-ilmiöön pohjautuva menetelmä toimii SARS-CoV-2-infektion osoittamiseen potilasnäytteistä, kertoo virologian dosentti, akatemiatutkija Jussi Hepojoki Helsingin yliopistosta.
Antigeenitesti tunnisti lähes kaikki virusta sisältäneet näytteet
Tutkimusartikkelissaan tutkijat selvittivät pikatestin toimivuutta 48 näytteellä, jotka oli valikoitu positiivisen SARS-CoV-2 PCR-testin tuloksen perusteella siten, että ne sisälsivät eri pitoisuuksia viruksen RNA:ta.
– Osoitimme, että kehittämämme testin avulla pystyimme tunnistamaan lähes kaikki näytteet (37/38), joista onnistuimme soluviljelmässä eristämään SARS-CoV-2:n. Näiden näytteiden kantajat siis oletettavasti edelleen levittivät virusta näytteenottohetkellä, Hepojoki sanoo.
Sen sijaan valikoiduista SARS-CoV-2-positiivisista näytteistä kymmenen tuotti positiivisen tuloksen PCR-testillä, vaikka virusta ei ollut enää mahdollista eristää. Yksikään näistä näytteistä ei tuottanut positiivista tulosta antigeenitestissä.
Hepojoki kertoo, että käytössä olevat PCR-testit ovat niin herkkiä, että ne tunnistavat koronaviruksen jopa tilanteissa, jolloin näytteenotto ei olisikaan onnistunut optimaalisesti. Herkkyys toisaalta aiheuttaa myös sen, että vaikka infektio itsessään olisi jo poissa, PCR-testi voi edelleen antaa positiivisen tuloksen.
– Ihmisen elimistöön voi jäädä jäämiä viruksen perimäaineksesta, RNA:sta. PCR-testissä jopa yksittäinen viruksen RNA-palanen voi tuottaa positiivisen tuloksen. Sen sijaan antigeenitestit näyttäisivät korreloivan paremmin sen kanssa, voidaanko näytteestä eristää SARS-CoV-2, eli erittääkö ihminen virusta näytteenottohetkellä, Hepojoki kuvailee.
Testaajalle turvallinen tapa selvittää mahdollinen koronatartunta
Hepojoen mukaan tutkijoiden kehittämän uuden pikatestin etuna on myös sen turvallisuus testaajalle: käytännössä virus inaktivoituu pian testiliemeen sekoittamisen jälkeen.
Hepojoki kertoo, että nopeista antigeenitesteistä voisi olla erityistä apua matkustajien testaamisen lisäksi esimerkiksi oppilaitoksissa. Testi tarvitsee TR-FRET-lukijalaitteen, joka on kooltaan suunnilleen tietokoneen kokoinen. Teoriassa siis testi olisi pystytettävissä lähestulkoon mihin vain.
– Testin teoreettinen kapasiteetti on erittäin suuri, laskujemme mukaan käsin tehtäviä testejä on mahdollista tehdä jopa 500 kappaletta tunnissa, jos yksi ihminen on testaamassa ja hänellä on käytössään yksi testilaite. Myös testireagenssien kustannus on varsin alhainen, Hepojoki sanoo.
Koronaviruksen lisäksi kuvattua testiperiaatetta voidaan tarvittaessa hyödyntää myös muiden hengitystieinfektioiden tai periaatteessa minkä tahansa molekyylin osoittamiseen: tarvitaan vain etsittävää molekyyliä tunnistava vasta-aine.
Alkuperäinen artikkeli:
Juuso Rusanen, Lauri Kareinen, Leonora Szirovicza, Hasan Uğurlu, Lev Levanov, Anu Jääskeläinen, Maarit Ahava, Satu Kurkela, Kalle Saksela, Klaus Hedman, Olli Vapalahti, Jussi Hepojoki. A Generic, Scalable, and Rapid Time-Resolved Förster Resonance Energy Transfer-Based Assay for Antigen Detection—SARS-CoV-2 as a Proof of Concept. mBio, 2021. DOI: 10.1128/mBio.00902-21
Lisätietoja:
Jussi Hepojoki, dosentti, akatemiatutkija, Helsingin yliopisto
Puh. 050 448 2866
jussi.hepojoki@helsinki.fi
Juuso Rusanen, LL, Helsingin yliopisto
Puh. 050 448 2845
juuso.rusanen@helsinki.fi