A legismertebb vírusteszt a PCR (Polymerase Chain Reaction - polimeráz láncreakció ), az új koronavírusnak köszönheti hirtelen szerzett hírnevét. Ez az eljárás több millió másolatot készít a DNS-ből vagy RNS-ből, hogy javítsa a vírusok, köztük a SARS-CoV-2 kimutathatóságát. A COVID-19-járvány a PCR-teszteket magasabb sebességi fokozatba kapcsolta. A teszt azonban a meghatározott hőmérsékleten zajló biokémiai folyamatokon alapul, így a kutatók nem tudják a folyamatokat nagyon felgyorsítani. A PCR-teszt ráadásul csak azt a vírust ismeri fel, amelyet kifejezetten a tesztelésre fejlesztettek ki, ezért új tesztet kell kidolgozni és elterjeszteni minden alkalommal, amikor egy új vírus felbukkan. A vírus megjelenése és a tesztek rendelkezésre állása közötti késés pedig pusztító következményekkel járhat.
A virológusok becslése szerint 1,67 millió ismeretlen vírus élhet állatokban, amelyek közül számos átterjedhet az emberre. Mauricio Terrones és a Penn State University munkatársai ezért kezdtek el olyan tesztet fejleszteni, amivel gyorsan meghatározhatók a vírusok. Erre egy eddig nem járt utat találtak, amely bizonyos szempontból jobb az eddigieknél. Eredményeiket decemberben ismertették a PNAS tudományos folyóiratában , amikor még nem volt világos, hogy a COVID-19 járvány milyen hatalmas méreteket ölt. Módszerük jelentősége emiatt nagyott nőtt. A VIRRION, gyorsabb és sokoldalúbb diagnosztikai eszköz lehet, mint a hagyományos polimeráz láncreakciót (PCR) használó vírusteszt. Az új eljárás három különböző vírus előzetes tesztelése alapján nagyon ígéretes, mert a minta kézhezvételétől számított néhány percen belül 70-90 százalékos pontossággal képes a kórokozót azonosítani - írja a Massive Science tudományos magazin.
Nanocsöves csapda, lézeres leolvasás
A VIRRION módszer első lépése a minta gazdagítása vagy a vírus koncentrációjának növelése, megkönnyítve a vírus kimutatását. Ennek két módja van: vagy növelni kell a vírusrészecskék számát, vagy csökkenti a nem kívánt részecskék számát. A PCR esetében úgy erősítik fel a jelet, hogy másolatot készítenek a vírus DNS-éből vagy RNS-éből . De a VIRRION alternatív megközelítést alkalmaz, a vírusrészecskék koncentrációját úgy növeli meg, hogy kitakarítja a mintából a nem kívánt szennyeződést. Ehhez a kutatók a mintát egy szűrőn vezetik át, amely vékony, szén nanocsövecskékből áll.
Terrones ezt a módszert a következőképpen szemlélteti. Képzeljünk el egy erdőt, amelybe minél mélyebbre hatolunk, annál sűrűbb lesz. Végül a fák már annyira közel állnak egymáshoz, hogy nem lehet közöttük átjutni. Ahogy a vírus áthalad a patronon, egyre vastagabb szén nanocsövek erdején keresztül mozog. Végül a vírus két cső között elakad, miközben az összes kisebb szennyezés továbbhalad. A vírusrészecskék megragadása után Terrones és csapata lézerrel világít a mintára, így a Raman-spektroszkópiának nevezett technikát alkalmazva elemezhetik a vírus szerkezetét.
A Raman-technika azon az elképzelésen alapul, hogy az anyag rezgései vagy hanghullámai információkat szolgáltatnak az anyag szerkezetéről. Ha megkopogtatjuk az asztalunkat, a falat vagy egy poharat következtetni tudunk a keletkezett hangból, hogy valószínűleg milyen anyaggal van dolgunk. A csengő magas hang például üveget, a tompa kongás fát, a visszhangtalan koppanások szilikátot jeleznek. Azért vagyunk erre képesek, mert a fülünk kiemelkedően jó a hangok spektrumának - azaz a különböző hangfrekvenciák kombinációjának - elemzésében. És a hang, amelyet egy adott anyag bocsát ki, az anyag szerkezetének függvénye.
Raman-spektroszkópiával kopogtatnak
A kutatók ugyanezt tehetik a vírusokkal a Raman-spektroszkópiával, ha a vírust "kopogtatják", az ujjpercük helyett lézerfénnyel . A fény a vírus felületén lévő fehérjéket megrezegteti. A tudósok ezután elemezhetik a vírustól visszatérő fény spektrumát, és megtanulják, hogyan rezeg a vírus, és ennek következtében milyen a szerkezete. Kiderült, hogy a vizsgálatban szereplő vírusok felületi struktúrája eltérő. Tehát a Raman-spektrum ujjlenyomatként szolgál, amely egyedileg azonosítja az adott vírust.
Miután a kutatók megszerezték ezt az ujjlenyomatot, egy gépi tanulási algoritmust használnak, hogy adatbázisba illesszék, és kiszűrjék a "bűnös" vírust. Mauricio Terrones szerint, ha jó adatbázisuk és gépi tanulási algoritmusuk van, akkor akár két különböző vírust is azonosíthatnak egy mintán belül.
A kutató úgy látja, hogy a VIRRION a PCR-t potenciálisan kiegészíti, de nem helyettesíti. A PCR-tesztek pontossága változó, de a legjobb tesztek többsége jobban teljesít, mint a VIRRION. Noha módszerük idővel javulhat, a legnagyobb előnyét a gyors eredmények ígérete jelenti. Ha valaki pozitívnak bizonyul egy VIRRION-tesztben, akkor ugyanazt a mintát hagyományos módszerekkel is érdemes ellenőrizni az első eredmény igazolására. Ez a módszer azonban csak a pozitív esetek igazolására lenne hasznos, a téves negatív esetek kiszűrésére nem alkalmas. A módszernek van azonban egy további nagy előnye, mégpedig az, hogy olcsó.
Ez az új technika valószínűleg nem fog hozzájárulni a jelenlegi világjárvány megfékezéséhez. Egyes szakértők azonban úgy gondolják, hogy a SARS-CoV-2 pandémiájának lecsengése után sokáig jelen lesz még az vírus az életünkben, valószínűleg szezonális kitöréseket produkálva, ugyanúgy, ahogy az influenza vagy a megfázást okozó vírusok. Terrones fel akar készülni erre az esetre, így a csapatával megkezdte a technikájuk tesztelését állati koronavírusokon, méghozzá 99 százalékos előzetes detektálási pontossággal. Céljuk, hogy végül az emberi koronavírusokat csíphessék nyakon, ideértve a SARS-CoV-2-t is.
