Bagaimana Teknologi pada AptameX Bekerja Untuk Mendeteksi Covid-19

Teknologi AptameX

AptameX adalah produk utama dari teknologi platform aptamer DNA dengan tujuan mengembangkan diagnostik transformasional untuk dunia. Teknologi unik dan inovatif yang menjawab kebutuhan akan pengujian massal yang dapat sesering mungkin dilakukan. AptameX adalah solusi yang dapat memungkinkan kembalinya terciptanya lingkungan yang aman – bebas covid –  bagi masyarakat. Berikut adalah penjelasan tentang teknologi dengan akurasi dan sisitivitas tinggi yang akan merevolusi pengujian cepat dan membantu dalam banyak aspek kehidupan untuk bergerak yang cerdas dalam kehidupan dengan Covid.

AptameX adalah tes diagnostik nanopartikel emas DNA aptamer untuk Covid-19 yang cepat, akurat, dan hemat biaya. AptameX melibatkan aptamer DNA untai tunggal sintetis yang menargetkan protein lonjakan S1 pada permukaan SARS-CoV-2. Diagnostik membutuhkan waktu 15 menit untuk diselesaikan dan hanya untuk penggunaan profesional.

Daftar Isi:

  • Aptamer
  • Pemilihan Aptamer oleh SELEX
  • Nanopartikel Emas
  • Aptamer – Mode Aksi AuNP
  • Analisis Data
  • Kurun waktu kurva distribusi viral load
  • Tingkat Infeksi dan pengujian
  • Sensitivitas Tes Cepat
  • Cara kerja
  • Referensi

Aptamer

Kata “aptamer” berasal dari bahasa latin: “aptus” yang berarti “sesuai” dan “meros” yang berarti “bagian”.

Aptamers adalah DNA beruntai tunggal yang pendek atau RNA (ssDNA atau ssRNA), yang dengan selektif dapat mengikat molekul target tertentu seperti protein, peptida, karbohidrat, molekul kecil, racun dan bahkan sel hidup. Aptamers menyesuaikan persis apa yang menjadi target mereka [1].

  • Mereka mengikat target mereka dengan selektivitas dan spesifisitas yang tinggi.
  • Ikatan ditentukan oleh struktur tersiernya karena cenderung membentuk heliks dan loop beruntai tunggal.
  • Aptamer mengenali dan mengikat targetnya melalui interaksi 3D yang bergantung pada bentuk, dan juga melalui  interaksi hidrofobik, penumpukan basa, dan interkalasi.

Penumpukan basa: susunan 3D basa dalam asam nukleat. Dengan menumpuk, ikatan hidrogen yang terbentuk mengarah pada stabilitas struktural.

Interkalasi: penyisipan molekul di antara basa DNA planar.

Dalam hal AptameX, aptamer ssDNA mengikat spike glikoprotein (S1) dari virus SARS-CoV-2.

Pilihan Aptamer oleh SELEX

Seleksi aptamer terhadap molekul target tertentu dilakukan oleh SELEX, (Sequential Evolution of Ligands by Exponential Enrichment). Ini melibatkan kepustakaan oligonukleotida besar dengan proses berulang di mana yang non-pengikat dihilangkan dari proses dan yang pengikat dikenakan beberapa putaran di mana selektivitas ditingkatkan. Proses SELEX diilustrasikan di bawah ini [1].

Nanopartikel Emas

Gambar. 1 Kuvet semi-mikro dengan reagen AptameX (aptamer DNA yang terkonjugasi menjadi nanopartikel emas

Juga disebut koloid emas, suspensi koloid dari nanopartikel emas, biasanya dalam air. Nanopartikel emas berkisar mulai dari warna merah pekat ke biru/ungu, hingga bening dan tidak berwarna. Rona merah dikaitkan dengan partikel bola di bawah 100 nm; biru, ke bola yang lebih besar atau nanorods; dan tidak berwarna, menjadi partikel yang lebih besar. Pada akhirnya, warna tergantung pada ukuran partikel, bentuk, indeks bias lokal dan keadaan agregasi. Sifat optik, elektronik, dan pengenalan molekulnya cocok untuk berbagai penggunaan termasuk nanoteknologi, ilmu material dan teknologi medis [2].

Gambar. 1 Kuvet semi-mikro dengan reagen AptameX (aptamer DNA yang terkonjugasi menjadi nanopartikel emas)

Aptamer – Penggambaran Cara Bekerja AuNP

Penggambaran cara bekerja, dijelaskan sebagai berikut:

Gambar 2: ilustrasi cara kerja
  1. Aptamer DNA terkonjugasi menjadi nanopartikel emas;
  2. Setelah mengikat antara glikoprotein virus S1 dan aptamer maka nanopartikel emas dilepaskan;
  3. Ketika nanopartikel emas dilepaskan, mereka beragregasi menyebabkan perubahan warna spektrokimia dalam larutan;
  4. Uji kolorimetri: spektrofotometer mendeteksi perubahan warna;
  5. Perangkat lunak yang dikembangkan untuk menganalisis perubahan warna (tampak dalam pergeseran spektrum) menunjukkan hasil positif atau negatif.

Analisis data

Spektrum representatif dari nanopartikel emas telanjang, aptamer terkonjugasi menjadi nanopartikel emas, dan nanopartikel emas yang dipindahkan dan dikumpulkan ditunjukkan di bawah ini.

Gambar 3A: Tumpang tindih spektrum terlihat dari DNA aptamer yang terikat nanopartikel emas. Dua spektrum yang bergeser ke panjang gelombang yang lebih panjang menunjukkan perpindahan dan agregasi nanopartikel emas, yang terjadi ketika aptamer mengikat target S1 dalam spesimen sampel saliva positif COVID [3].
Gambar 3B: Spektrum serapan nanopartikel emas [4]

Menafsirkan spektrum nanopartikel emas sehubungan dengan pengikatan aptamer ke protein virus S1 adalah prinsip AptameX sebagai tes diagnostik Covid-19. Achiko AG, dalam mengomersialkan teknologi, telah mengembangkan perangkat lunak untuk menganalisis fenomena di atas terkait dengan nanopartikel emas untuk mengubah teknologi tersebut menjadi tes diagnostik yang cepat.

Algoritme perangkat lunak menilai bentuk kurva (yaitu, Sinyal) berasal dari pergeseran spektral, dan:

  • Hasilnya negatif jika algoritma menentukan bahwa Sinyal berada dalam batas kendali negatif.
  • Hasilnya positif jika algoritma menentukan bahwa Sinyal telah bergeser: maxima panjang gelombang yang berbeda, kemiringan yang berbeda sepanjang kurva, dan sebagainya.
  • Jika Sinyal berada di antara batas positif yang diizinkan dan negatif, maka hasilnya inkonklusif/ tidak dapat ditentukan.
  • Jika Sinyal jauh di luar nilai yang diharapkan untuk hasil positif dan negatif, maka hasilnya tidak valid dan sampel harus dilakukan pengujian ulang.

Dengan menggunakan beberapa metode pemrosesan data (yaitu, turunan, modal, rasio), pola kuantitatif dalam data absorbansi spektral adalah dianalisis dan diperiksa untuk korelasi di seluruh kumpulan data rahasia versus Hasil PCR, Kontrol Negatif dan Positif. Model data dikembangkan dan dioptimalkan dengan memiliki varian paling sedikit dari eksperimen yang ditetapkan data kontrol. Algoritma perangkat lunak dikembangkan secara empiris dari lebih dari seratus kasus. Semakin banyak tes dijalankan, semakin baik hasil yang dapat diklasifikasikan[4].

Kurun waktu kurva distribusi viral load

Viral load selama infeksi COVID diilustrasikan oleh kurva distribusi di bawah ini.

Gambar 4, Viral Load dari waktu ke waktu

Dari grafik di atas dapat diamati beberapa hal berikut:

  • Viral load puncak di saluran pernapasan bagian atas: dari onset gejala hingga 10 hari setelahnya
  • -Viral load di minggu 1 secara signifikan lebih tinggi daripada di minggu 2, namun infektivitasnya masih kritis
  • -Orang tanpa gejala dan pra-gejala mungkin menularkan virus
  • -PCR: tes paling sensitif, RNA virus diperkuat tetapi membutuhkan peralatan mahal dan berjam-jam untuk memproses sampel
  • -Tes antigen cepat yang kurang sensitif memiliki batas deteksi yang lebih tinggi maka akan luput mendeteksi sebagian besar pasien yang terinfeksi
  • -AptameX adalah tes yang lebih sensitif dan memposisikan dirinya “hadir di mana tes cepat dibutuhkan”, yaitu, lebih dekat dengan kinerja RT-PCR.

Tingkat infeksi dan pengujian

Tingkat penularan bergantung pada virus yang dibudidayakan. Deteksi RT-PCR dapat menjadi proxy untuk memahami infeksi karena ada korelasi yang kuat antara nilai Ct dengan derajat virus yang dapat dibudidayakan. Ini pada akhirnya memberikan pemahaman tentang efektivitas tes diagnostik COVID.

Tingkat Infeksi berkorelasi dengan nilai Ct dari Rt-PCR [5].

  • Ct 25 : Tes antigen cepat berbasis enzim memiliki sensitivitas > 80%
  • Ct > 35 : Viral load sangat rendah; seseorang kemungkinan tidak menular [6]
  • Ct = 28,3 : Sensitivitas AptameX adalah 77,6% [4]
    • Sensitivitas lebih tinggi dari rata-rata tes antigen cepat (lihat di bawah)
    • Mampu mengidentifikasi lebih banyak orang yang menular
    • cocok untuk pengujian massal yang sering

Sensitivitas AptameX ditentukan pada Ct ~ 28 di mana kinerja pengujian puncak diperlukan (lihat Rata-rata Geometris di atas).

Sensitivitas Tes Cepat

Tes antigen cenderung memiliki sensitivitas tinggi pada viral load tinggi tetapi pada viral load rendah, sensitivitasnya turun dalam rentang yang luas. Performa mereka mulai menurun dari nilai Ct 28.

Gambar 6. Plot persentase sampel positif yang terdeteksi terhadap nilai Ct untuk empat tes antigen cepat [7].

Representasi grafis di atas dikuatkan oleh sensitivitas aktual pada nilai Ct tertentu pada tabel di bawah [8,9].

Referensi

  1. Base Pair Biotechnologies, Inc. “What is an Aptamer? – Aptamers and SELEX” www.baseparibio.com
  2. L.A. Dykman and N.G. Khlebtsov. “Gold Nanoparticles in Biology and Medicine: Recent Advances and Prospects” in Acta Naturae. 2011 Apr-Jun; 3(2): 34–55. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3347577/
  3. Bartolomeo Della Ventura et al. “Colorimetric Test for Fast Detection of SARS-CoV‐2 in Nasal and Throat Swabs” in ACS Sens. 2020, 5, 3043−3048. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acssensors.0c01742
  4. Anika Singanayagam, et al. “Duration of infectiousness and correlation with RT-PCR cycle threshold values in cases of COVID-19, England, January to May 2020.” in Euro Surveill. 2020;25(32): pii=2001483. https://doi.org/10.2807/1560-7917.ES.2020.25.32.2001483; https://www.eurosurveillance.org/content/10.2807/1560-7917.ES.2020.25.32.2001483
  5. Epimonitor. “Special Recap: Going From A to Z On Coronavirus With Anthony Fauci—A Unique Interview Conducted By Fellow Scientists.” http://www.epimonitor.net/Fauci-Interview.htm
  6. Georgia Guglielmi. “Rapid Coronavirus Tests: A Guide for the Perplexed” in Nature, Vol. 590, 11 February 2021, pp. 202-205. https://www.nature.com/articles/d41586-021-00332-4
  7. Gannon CK Mak, et al. “Analytical sensitivity and clinical sensitivity of the three rapid antigen detection kits for detection of SARS-CoV-2 virus,” Journal of Clinical Virology 133 (2020) 104684. https://doi.org/10.1016/j.jcv.2020.104684; https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1386653220304261?via%3Dihub
  8. Gannon CK Mak, et al. Evaluation of rapid antigen detection kit from the WHO Emergency Use List for detecting SARS-CoV-2 Journal of Clinical Virology 134 (2021) 104712. https://doi.org/10.1016/j.jcv.2020.104712; https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1386653220304546

Leave a comment

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *