Tia X có thể giúp test nhanh COVID-19 tin cậy và nhanh chóng hơn trở thành hiện thực như thế nào

Một kỹ thuật hình ảnh do Berkeley Lab tiên phong đang giúp tiết lộ các kháng thể tốt nhất để phát hiện COVID-19

Vắc xin đang lật ngược tình thế trong đại dịch, nhưng nguy cơ lây nhiễm vẫn hiện hữu

Một vài tình huống:

Nếu bạn muốn đi thăm một người bạn, lên máy bay hoặc đi xem phim, sẽ không có xét nghiệm tức thời, chính xác cao nào có thể cho bạn biết ngay lúc đó bạn có bị nhiễm SARS-CoV-2 hay không. Nhưng nghiên cứu mới từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley (Phòng thí nghiệm Berkeley) có thể giúp đưa ra các thử nghiệm tức thì đáng tin cậy trên thị trường.

 

Một nghiên cứu do Michal Hammel và Curtis D. Hodge dẫn đầu cho thấy rằng xét nghiệm dòng chảy bên có độ nhạy cao – cùng một loại thiết bị được sử dụng trong các xét nghiệm mang thai tại nhà – có thể được phát triển bằng cách sử dụng các cặp kháng thể cứng (rigid antibodies) liên kết với protein nucleocapsid SARS-CoV-2 . Một xét nghiệm như vậy sẽ chỉ cần một giọt chất nhầy hoặc nước bọt nhỏ, có thể cho kết quả sau 15 phút và có thể phát hiện nhiễm COVID-19 một ngày trước khi bắt đầu các triệu chứng. Công trình của họ đã được xuất bản trên tạp chí mABs.

 

Các xét nghiệm tiêu chuẩn vàng hiện tại đối với COVID-19 sử dụng một dạng phản ứng chuỗi polymerase (PCR) để xác định sự hiện diện của axit nucleic SARS-CoV-2 (RNA) chứ không phải là protein của virus. Chúng khá chính xác, với tỷ lệ âm tính giả dao động dưới 5% (phụ thuộc chủ yếu vào vị trí lấy mẫu, loại mẫu và giai đoạn nhiễm). Tuy nhiên, các xét nghiệm PCR phải được gửi đi để phân tích tại phòng thí nghiệm được công nhận.

 

Các xét nghiệm kháng nguyên nhanh sử dụng các kháng thể để phát hiện các phần cụ thể của chính virus. Các xét nghiệm kháng nguyên hiện tại có tỷ lệ dương tính giả rất thấp, nhưng bị cản trở bởi tỷ lệ âm tính giả cao và do đó không thể thay thế xét nghiệm PCR để chẩn đoán xác định COVID-19. Nếu một xét nghiệm kháng nguyên chính xác hơn được đưa ra thị trường, nó có thể đóng vai trò như một công cụ sàng lọc ban đầu hữu ích tương tự như cách thức hoạt động của các xét nghiệm mang thai tại nhà. Trong trường hợp kết quả dương tính, người dùng cần phải bắt đầu các biện pháp phòng ngừa thích hợp (cách ly và các hành vi phòng ngừa lây truyền khác) và sau đó xác nhận chẩn đoán bằng xét nghiệm chính thức tại phòng khám sức khỏe.

 

 

“Khi chúng tôi hướng tới việc đạt được bình thường hóa và mở cửa lại các nền kinh tế trên toàn thế giới, nhu cầu tiếp tục đối với các xét nghiệm nhanh, chi phí thấp có thể tự thực hiện mà không cần chuyên gia được đào tạo”. Hammel, nhà lý-sinh tại Berkeley Lab’s Biosciences Area, cho biết. “Các xét nghiệm PCR cho COVID-19 được sử dụng hiện nay rất đắt, khoảng 100 đô la cho mỗi xét nghiệm và trung bình, các phòng thí nghiệm của Hoa Kỳ đang thực hiện một triệu xét nghiệm mỗi ngày. Một xét nghiệm kháng nguyên nhanh chính xác có thể tốn 1 đô la mỗi lần và loại bỏ thời gian phải chờ đợi ”.

 

Hammel, Hodge và các đồng nghiệp của họ đã sử dụng phương pháp tán xạ tia X góc nhỏ (SAXS) được thực hiện tại Berkeley Lab’s Advanced Light Source (ALS) để kiểm tra khoảng 20 tương tác kháng thể-kháng nguyên. Dữ liệu của họ cho thấy một cặp kháng thể đơn dòng cụ thể liên kết với protein nucleocapsid rất mạnh và ổn định, một phần là do độ cứng của kháng thể. Tất cả các kháng thể khác nhau về mức độ cứng của chúng dựa trên trình tự axit amin trên “nhánh hay cánh tay” của chúng, là một phần của các phân tử hình chữ Y liên kết với kháng nguyên. “Sự kết hợp của hai kháng thể cứng cũng được quan sát để tăng kết nối – một quá trình trong đó nhiều kháng thể liên kết với cùng một kháng nguyên tại các vị trí khác nhau tạo thành các cụm lớn hơn hoặc ‘mạng lưới’ ‘. Hodge, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu, giải thích.

 

Mạng kháng thể và độ ổn định liên kết cao được biết là cải thiện độ nhạy của xét nghiệm dòng bên và các nhà nghiên cứu từ lâu đã suy đoán rằng tính linh hoạt của kháng thể đóng một vai trò trong cả hai đặc tính. Nhưng việc nghiên cứu động học của các cặp kháng thể-kháng nguyên để tìm ra các kháng thể hiệu quả nhất là rất khó với các kỹ thuật hình ảnh truyền thống, đòi hỏi các phân tử phải được ổn định hoặc kết tinh. Kỹ thuật SAXS do Hammel và các đồng nghiệp của ông phát triển cho phép các nhà khoa học kiểm tra các kháng thể và kháng nguyên ở trạng thái tự nhiên của chúng, tức là khi di chuyển tự do trong chất lỏng.

 

 

Hammel cho biết: “Chúng tôi đã chỉ ra rằng chúng tôi có thể nhanh chóng xác định các cặp kháng thể-kháng nguyên mới dẫn đến xét nghiệm phát hiện nhạy hơn. “Kỹ thuật này có thể được áp dụng cho hàng trăm kháng thể trong một khoảng thời gian ngắn để xác định các kháng thể phù hợp nhất nhằm đạt được độ nhạy chưa từng có của chẩn đoán dựa trên kháng thể, đây là chìa khóa để chẩn đoán sớm SARS-CoV-2 như cũng như các mầm bệnh khác. ”

 

Nhóm nghiên cứu hiện đang nghiên cứu các phương pháp cải thiện độ nhạy của xét nghiệm cao hơn nữa.

 

Dự án này được tài trợ thông qua National Virtual Biotechnology Laboratory (NVBL), một tổ hợp các phòng thí nghiệm Quốc gia DOE với các năng lực cốt lõi liên quan đến các mối đe dọa do COVID-19 gây ra và được tài trợ theo Đạo luật Coronavirus Aid, Relief và Economic Security (CARES). ALS là một Cơ sở Office of Science User Facility.

# # #

Được thành lập vào năm 1931 với niềm tin rằng những thách thức khoa học lớn nhất được các nhóm giải quyết tốt nhất, Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley và các nhà khoa học tại đây đã được công nhận với 14 giải Nobel. Ngày nay, các nhà nghiên cứu của Berkeley Lab phát triển các giải pháp năng lượng và môi trường bền vững, tạo ra các vật liệu mới hữu ích, nâng cao giới hạn của điện toán và thăm dò những bí ẩn của sự sống, vật chất và vũ trụ. Các nhà khoa học từ khắp nơi trên thế giới dựa vào cơ sở vật chất của Phòng thí nghiệm cho khoa học khám phá của riêng họ. Berkeley Lab là một phòng thí nghiệm quốc gia đa chương trình, do Đại học California quản lý cho Văn phòng Khoa học của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ.

 

Văn phòng Khoa học của DOE là đơn vị hỗ trợ lớn nhất cho nghiên cứu cơ bản trong khoa học vật lý ở Hoa Kỳ và đang nỗ lực giải quyết một số thách thức cấp bách nhất trong thời đại của chúng ta. Để biết thêm thông tin, vui lòng truy cập energy.gov/science.

 

Nguyễn Tiến Dũng tổng hợp và dịch

Nguồn dịch: https://newscenter.lbl.gov/2021/05/18/reliable-rapid-covid19-tests/

Bài viết liên quan:

• SAXS là một công cụ để mô tả các tương tác protein kháng nguyên – kháng thể đơn dòng
• Lựa chọn, phân tích đặc tính sinh-lý và cấu trúc kháng thể nano tổng hợp giúp vô hiệu hoá hiệu quả vi rút Sars-coV-2
• Sách trắng – Ứng dụng kỹ thuật Tán xạ tia X góc nhỏ (SAXS) để nghiên cứu, phát triển và bào chế thuốc

Tìm hiểu thêm thiết bị tán xạ tia X cho ứng dụng trên tại đây!