Imec begint met de ontwikkeling van een SARS-CoV-2-test om positieve gevallen te identificeren en binnen minder dan vijf minuten te bevestigen of iemand besmettelijk is

Imec, een wereldwijd toonaangevend onderzoeks- en innovatiecentrum voor nano-elektronica en digitale technologieën, heeft aangekondigd dat het is begonnen met de ontwikkeling van een baanbreende SARS-CoV-2-test. In tegenstelling tot de huidige methoden (met bloed, speeksel of een neusswab) zal de nieuwe test SARS-CoV-2-virusdeeltjes in uitgeademde lucht van een persoon identificeren. De oplossing belooft de exacte identificatie van een besmettelijke gevallen in minder dan vijf minuten. Dit zal snellere, eenvoudigere, comfortabelere en uitgebreidere tests mogelijk maken - een essentiële voorwaarde om epidemieën veel eerder onder controle te krijgen en tegelijkertijd de economische en sociale impact ervan te beperken. Voor de klinische validatie van de oplossing werkt Imec samen met het universitair ziekenhuis UZ Leuven. Tot de zomer van 2021 wil imec een werkend prototype testen op de luchthaven van Brussel.

Dit jaar is duidelijk geworden dat virussen in staat zijn om hard toe te slaan en het leven van mensen volledig op zijn kop te zetten. Om de impact van epidemieën en pandemieën op onze gezondheid, samenleving en economie zo klein mogelijk te houden, moeten overheden en experts snel en nauwkeurig kunnen inschatten hoe een virus zich verspreidt. De huidige diagnostische instrumenten voor SARS-CoV-2 vertonen echter enkele beperkingen.

Het gevoeligste en meest betrouwbare instrument is vandaag de dag de PCR-test (polymerasekettingreactie), waarmee het genetisch materiaal van het virus in een monster uit de neus-keelholte kan worden aangetoond. Het nadeel van dit instrument is dat gekwalificeerd medisch personeel het uitstrijkje moet nemen, en velen beschrijven het proces als uiterst onaangenaam. Bovendien duurt de verwerking van de test ongeveer twee dagen in een klinisch laboratorium.

Een ander alternatief, de snelle antigeentest, is vanwege de complexiteit minder betrouwbaar. Tenslotte is de serologische test (die een bloedmonster gebruikt) sneller en goedkoper dan een PCR-test, maar detecteert alleen of iemand antistoffen heeft ontwikkeld nadat hij in contact is gekomen met het virus.

"Hoewel elk van deze tests aanwijzingen kan geven over een actuele of eerdere infectie, kan geen van hen bepalen in hoeverre iemand het virus nog kan overdragen. Daarom zijn we begonnen met de ontwikkeling van een test die in minder dan vijf minuten aangeeft of iemand het SARS-CoV-2-virus bij zich draagt en of hij hoogstwaarschijnlijk besmettelijk is. Om dit te bereiken, zoekt onze oplossing naar SARS-CoV-2-virusdeeltjes in de ademlucht van een persoon, want onderzoek toont aan dat ademhalingsdeeltjes de belangrijkste overdrachtsmethode van het virus zijn," zegt Peter Peumans, CTO voor gezondheids- technologieën bij imec. "Bij positieve resultaten in onze klinische studies zal ons hulpmiddel de tests op SARS-CoV-2 eenvoudiger, sneller, comfortabeler en op veel grotere schaal mogelijk maken. Daarnaast ontwerpen we onze test zo dat hij flexibel om kan gaan met de toename van andere virussen en microben die zich via uitgeademde deeltjes verspreiden - zoals griep, RSV en tuberculose."

Peter Piot, microbioloog en lid van het adviescomité van de Europese Commissie voor COVID-19, bevestigt dit: "Het is nu duidelijk dat het virus pre-symptomatisch wordt overgedragen via uitgeademde deeltjes. Een SARS-CoV-2-test op basis van een ademluchtmonster in combinatie met een ultrasnelle moleculaire analyse zou het scenario veranderen, omdat het de tijdige detectie mogelijk zou maken van de personen die het virus het meest waarschijnlijk overdragen. Aangezien een ademtest veel minder invasief is dan uitstrijkjes of speeksel, zou het ook vaker kunnen worden gedaan en een snellere terugkeer naar normaliteit mogelijk maken."

De oplossing van imec bestaat uit een monsterverzamelaar en een analyse-eenheid, die beide op maat worden ontwikkeld door imec-onderzoekers. De onderzoekers richten een groot deel van hun aandacht op de monsterverzamelaar, die fungeert als aerosol- (en virusdeeltje-) verzamelaar en de kwantitatieve high-speed real-time (RT-q) PCR-functionaliteit van de oplossing ondersteunt.

"Het samenbrengen van deze taken met behulp van conventionele technologieën zou uiterst moeilijk zijn. Maar dankzij onze innovatiekracht in silicium hebben we een chip ontwikkeld die effectief beide kan. Zijn PCR-kaviteiten in het silicium-micromaatje bieden duizenden impaktoren waarmee we virusdeeltjes kunnen vangen, terwijl zijn krachtige RT-qPCR-functionaliteit de PCR-tijd verkort van 50 naar 5 minuten. Belangrijk is ook dat de standaard siliciumtechnologie die wordt gebruikt voor de productie van deze chip, massaproductie tegen lage kosten mogelijk maakt," legt Peumans uit.

"Dankzij een subsidie van 2 miljoen euro, beschikbaar gesteld door de Vlaamse regering, hebben we een vliegende start gemaakt," zegt Luc Van den hove, CEO van imec. "De snelheid waarmee we deze test op de markt kunnen brengen, hangt sterk af van de juiste financiële ondersteuning. In afwachting van de betrokkenheid van andere investeerders heeft imec besloten om de benodigde middelen vooraf te investeren als onderdeel van onze bijdrage aan de wereldwijde strijd tegen COVID-19."

"We kijken ernaar uit om samen met imec aan deze opwindende nieuwe ontwikkeling te werken," zegt Professor Katrien Lagrou, hoofd van het moleculair diagnostisch laboratorium van UZ Leuven. "We zullen niet alleen uitgebreide klinische ondersteuning bieden bij de validatie van de test, maar ook de ontwikkeling ondersteunen met behulp van de PCR-diagnostiekkennis die we meer dan 20 jaar hebben opgebouwd bij UZ Leuven. De nieuwe test zou zeer breed kunnen worden ingezet. "Ook voor een eerste SARS-CoV-2-screener van potentieel besmettelijke patiënten of medisch personeel in ziekenhuizen zal zo'n snelle test met ademluchtstroom zeer waardevol zijn," bevestigt Prof. Lagrou.

Na de ontwikkeling van de onderliggende technologie zullen experts van het universitair ziekenhuis UZ Leuven samen met imec een uitgebreide klinische studie uitvoeren. Tot de zomer van 2021 willen de onderzoekers een werkend prototype testen op de luchthaven van Brussel, om te zorgen dat de uiteindelijke oplossing aan alle eisen voldoet die nodig zijn om mensen veilig en comfortabel te laten reizen en weer samen te komen. "We zijn ervan overtuigd dat de tests op de luchthaven van Brussel een sleutelfactor zullen zijn voor het herstel van de luchtvaartsector en dat zullen blijven," zegt Arnaud Feist, CEO van Brussels Airport Company. "Het creëren van een veilige omgeving voor onze passagiers heeft voor ons de hoogste prioriteit, en in dit verband is het voor ons onmisbaar om te vertrouwen op snelle en betrouwbare tests.