La spectrométrie de masse au service de la lutte contre le SRAS-CoV-2

Javier Fernandez

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Temps de lecture : 8 minutes
SRAS-CoV-2

Le dernier produit lancé par Waters va renforcer le rôle de la recherche par spectrométrie de masse dans la lutte contre le SRAS-CoV-2. Les scientifiques peuvent désormais quantifier directement des peptides NCAP viraux spécifiques de manière hautement reproductible grâce au kit LC-MS de Waters pour le SRAS-CoV-2 (RUO), ce qui permet une recherche révolutionnaire sur le virus du SRAS-CoV-2.

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Quel rôle la chromatographie liquide et la spectrométrie de masse Waters ont-elles joué jusqu'à présent dans la pandémie, et qu'est-ce qui a changé ?

Dès le début de la pandémie de COVID-19, Waters s'est engagé à travailler avec ses clients et partenaires pour développer des vaccins, rechercher des thérapies et fabriquer des amorces et des sondes PCR utilisées pour les tests. Waters a mis en place une équipe de réponse à l'innovation COVID-19 pour coordonner plus de 40 collaborations avec des dizaines de clients et a fait des dons en nature et des dons philanthropiques importants aux organisations luttant contre la pandémie. Les systèmes LC-MS de Waters ont été utilisés pour :

Jusqu'à présent, la LC-MS a joué un rôle limité dans la détection directe des virus. Bien qu'une méthode de LC-MS pour la détection des peptides des protéines du SRAS-Cov-2 ait été démontrée avec succès précédemment1, ces études ont également mis en évidence que la technique souffrait d'importants effets de matrice dus aux interférences provenant des composants de la matrice de l'échantillon, tels que le milieu de transport viral (VTM), limitant la sensibilité analytique des méthodes. Plus maintenant !

La percée de la sensibilité analytique : l'enrichissement des anticorps anti-peptides

Afin de résoudre les problèmes affectant la sensibilité analytique avec d'autres méthodes, Waters a développé le kit LC-MS (RUO) du CoV-2 du SRAS sur la base de recherches effectuées en collaboration avec une coalition de chercheurs universitaires, commerciaux et gouvernementaux. Il s'agit notamment de collaborateurs inspirés de l'Université de Gand2, de l'incroyable équipe de chercheurs affiliés au National Health Service (NHS) duRoyaume-Uni3, ainsi que d'autres partenaires. Le résultat final est une solution de recherche de bout en bout , basée sur la LC-MS, qui est la première à être commercialisée et qui permet aux scientifiques de disposer d'une méthode d'analyse fiable pour la détection des peptides de signature du SRAS-CoV-2.

La méthode analytique rendue possible par le kit LC-MS SARS CoV-2 (RUO) permet une détection analytiquement sensible et analytiquement sélective des peptides viraux.

Les tests analytiques montrent que les chercheurs peuvent atteindre la sensibilité analytique requise pour détecter et quantifier de faibles niveaux de trois peptides uniques dérivés de la protéine NCAP du SRAS CoV-2 - les données sur le système Xevo™ TQ-XS montrent une limite inférieure de quantification (LLoQ) de seulement 3amol/µL (précision inter-journalière ≤17,4% CV, et précision intra-journalière ≤ 17,1%CV), par rapport aux méthodes de recherche non enrichies qui montrent des LLoQ de 220amol/µL. Les résultats peuvent être capturés avec des chromatogrammes propres et à faible bruit en moins de deux minutes par échantillon.

Le kit LC-MS SARS CoV-2 (RUO) utilise la méthode innovante de préparation des échantillons par enrichissement des anticorps anti-peptides SISCAPA® et les anticorps de SISCAPA Assay Technologies, Inc. qui améliorent les performances de la spectrométrie de masse pour la mesure de cibles protéiques présélectionnées :

  • Une plus grande sensibilité analytique grâce à la concentration de l'échantillon et à l'élimination des interférences qui suppriment l'ionisation par MS des peptides cibles.
  • Un débit d'échantillons LC-MS plus rapide grâce à l'élimination sélective des interférences de fond qui, autrement, contribueraient à allonger les temps d'exécution chromatographiques. En combinaison avec une colonne de 3 cm, 1,7 µm, le temps de cycle LC-MS est maintenant réduit à seulement 2,5 minutes par injection.
  • Amélioration de la robustesse des méthodes LC-MS grâce à l'allongement de la durée de vie des colonnes et à la réduction des temps d'arrêt des instruments en raison de la propreté des échantillons à injecter.
  • La technique d'enrichissement minimise les interférences avec le milieu de l'échantillon, offrant ainsi une plus grande flexibilité pour l'analyse de plusieurs échantillons de recherche.

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La solution de bout en bout de Waters pour la détection directe du peptide de signature du SRAS-CoV-2

Réservé à la recherche, ne doit pas être utilisé dans les procédures de diagnostic. Ce kit destiné à la recherche uniquement n'a pas été testé sur des échantillons cliniques.

Le kit LC-MS (RUO) SARS CoV-2 de Waters a été optimisé sur le système ACQUITY UPLC™ I-Class et le détecteurXevo™ TQ-XS. Il se présente sous un format adaptable et facile à automatiser, avec des protocoles de manipulation des liquides pour le robot de pipetage Andrew+ sur le logiciel OneLab™. Pour garantir une quantification reproductible et minimiser le risque de liaison non spécifique des peptides aux surfaces, le kit LC-MS SARS CoV-2 (RUO) utilise des plaques QuanRecovery™ avec MaxPeak™ HPS et une colonne MaxPeak Premier.

Les documents d'accompagnement Instructions pour l'utilisation détaillent l'utilisation correcte du kit, et la note d'application scientifique : Faire avancer la recherche avec le kit LC-MS SARS-CoV-2 (RUO) montre la sensibilité analytique de la méthode telle qu'évaluée par le groupe des opérations scientifiques cliniques de Waters sur trois séries à 2, 3, 6, 10 et 20 amol/µL de peptides synthétiques dopés dans le VTM.

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La PCR n'est-elle pas le "Gold Standard" ? Pourquoi devrais-je m'intéresser aux peptides viraux ?

On ne dira jamais assez le rôle que les techniques PCR ont joué dans la réponse du monde à la pandémie de COVID-19 - des centaines de millions de tests effectués, et d'innombrables infections évitées grâce à la haute sensibilité de ces tests. Les tests PCR sont et resteront probablement essentiels dans le diagnostic du COVID-19 et de nombreuses autres maladies infectieuses. Cependant, nous ne devons pas négliger certains des problèmes découverts en raison de l'utilisation généralisée de la PCR pendant la pandémie :

  • Les tests PCR utilisent la réaction en chaîne de la polymérase pour répliquer consécutivement des segments spécifiques de l'ARN du SRAS-CoV-2 jusqu'à ce qu'il y ait suffisamment de copies pour qu'un détecteur puisse les détecter. Des études ont montré4 que les cellules d'un patient peuvent continuer à excréter de l'ARN viral5 longtemps après que ce patient n'est plus considéré comme infectieux - parfois des mois après6 - ce qui peut conduire à des situations où les patients continuent à être testés positifs par les tests PCR et doivent rester en quarantaine bien qu'ils ne représentent plus une menace d'infection pour les autres. Comme le montre cet article publié dans Nature, les peptides viraux apparaissent dans l'organisme dans une fenêtre plus étroite que l'ARN, et sont plus étroitement liés à la période infectieuse7, ainsi, une méthode de détection des peptides viraux très sensible et très sélective pourrait être un outil de recherche précieux et complémentaire.
  • Il est bien connu qu'en dépit de leur grande sensibilité, les tests PCR quantitatifs présentent souvent une grande variabilité8, même entre les tests d'un même laboratoire, et entre le même test dans différents laboratoires. Cela a été démontré pour les tests PCR SARS-CoV-2, ici9 et ici3. La LC-MS utilise des courbes d'étalonnage et des normes de marquage d'isotopes stables pour garantir la reproductibilité et la cohérence entre les laboratoires, et fournit une mesure directe des analytes cibles sans qu'il soit nécessaire de créer des millions de copies - ce qui en fait potentiellement un outil important pour les études de recherche longitudinale entre laboratoires et à différents moments.
  • Chaîne d'approvisionnement : Il a été bien documenté, en particulier au début de la pandémie et pendant l'été 2020, qu'il y avait de nombreux cas de pénuries localisées de réactifs PCR et de consommables de laboratoire10. Si un nouveau virus aux cibles uniques apparaît à l'avenir, il est possible que le monde connaisse à nouveau des pénuries lorsque l'offre rattrapera la demande de consommables et de réactifs nécessaires. Tout récemment encore, avec la résurgence en Inde de l'infection par le SRAS-CoV-2, des rapports ont fait état de pénuries localisées de réactifs PCR11 affectant la capacité du pays à contrôler la pandémie. En prévision d'une future pandémie, le fait de permettre la recherche sur un plus large éventail de technologies, et donc de diversifier la chaîne d'approvisionnement, pourrait contribuer à alléger les contraintes auxquelles sont confrontés de nombreux laboratoires.

Notre motivation : permettre une recherche qui sauve des vies

Notre mission de fournir continuellement des avantages à nos clients, employés, actionnaires et à la société à chaque occasion, ainsi que notre engagement inébranlable dans la lutte contre la pandémie de SRAS-CoV-2 nous ont motivés tout au long du développement du kit LC-MS de Waters pour le SRAS-CoV-2 (RUO). Comme beaucoup de nos clients et partenaires dans le monde, l'équipe à l'origine de ce lancement de produit a été directement touchée par les effets dévastateurs de la pandémie. Nous sommes très fiers de donner à nos clients les outils nécessaires pour faire avancer la recherche et renforcer le potentiel de la LC-MS dans la lutte contre le SRAS-CoV-2.

Inscrivez-vous dès maintenant à notre webinaire COVID-19 sur la spectrométrie de masse en cas de pandémie : Faire avancer la recherche avec le kit LC-MS SARS-CoV-2 (RUO) (11 h EDT | 17 h CEST le 10 juin 2021)

Rejoignez Dominic Foley et l'équipe des opérations scientifiques cliniques de Waters pour comprendre comment le kit LC-MS (RUO) SARS-CoV-2 permet la quantification des protéines virales pour faire avancer la recherche sur le COVID-19.

 

Informations et ressources supplémentaires :

 

Vous avez une idée, une question ou une proposition de collaboration ? Nous voulons vous entendre ! Si vous ne connaissez pas encore vos contacts locaux de Waters, contactez l'équipe de réponse à l'innovation de COVID pour une demande scientifique ou pour proposer une collaboration.

 

Références

  1. Cardozo, K.H.M., Lebkuchen, A., Okai, G.G. et al. Establishing a mass spectrometry-based system for rapid detection of SARS-CoV-2 in large clinical sample cohorts. Nat Commun 11, 6201 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-19925-0
  2. Cov-MS : A Community-Based Template Assay for Mass-Spectrometry-Based Protein Detection in SARS-CoV-2 Patients, JACS Au Article ASAP (2021) ; DOI : 10.1021/jacsau.1c00048
  3. Conférence de Donald Jones de l'Université de Leicester lors de la deuxième réunion e-NVMS sur la recherche Covid-19 du 16 avril 2021
  4. Lu J, Peng J, Xiong Q, Liu Z, Lin H, Tan X, et al. Caractérisation clinique, immunologique et virologique des patients de l'étude COVID-19 dont le test de RT-PCR est à nouveau positif pour le SARS-CoV-2. EBioMedicine. 2020;59. 2020
  5. Liguo Zhang, Alexsia Richards, M. Inmaculada Barrasa, Stephen H. Hughes, Richard A. Young, Rudolf Jaenisch. L'ARN du SRAS-CoV-2 transcrit en sens inverse peut s'intégrer dans le génome de cellules humaines cultivées et peut être exprimé dans des tissus dérivés de patients. Proceedings of the National Academy of Sciences mai 2021, 118 (21) e2105968118 ; DOI : 10.1073/pnas.2105968118
  6. N. Li, X. Wang, T. Lv. Prolonged SARS-CoV-2 RNA shedding : not a rare phenomenon. J. Med. Virol, 92 (11) (2020), p. 2286-2287.
  7. Mercer, T.R., Salit, M. Testing at scale during the COVID-19 pandemic. Nat Rev Genet (2021). https://doi.org/10.1038/s41576-021-00360-w
  8. Hayden RT, Yan X, Wick MT, et al. Factors contributing to variability of quantitative viral PCR results in proficiency testing samples : a multivariate analysis. J Clin Microbiol. 2012;50(2):337-345. doi:10.1128/JCM.01287-11
  9. Daniel Rhoads, David R Peaper, et al, College of American Pathologists (CAP) Microbiology Committee Perspective : Caution Must Be Used in Interpreting the Cycle Threshold (Ct) Value, Clinical Infectious Diseases, Volume 72, Issue 10, 15 May 2021, Pages e685-e686, DOI:10.1093/cid/ciaa1199
  10. Société américaine de microbiologie : Pénuries d'approvisionnement ayant un impact sur les tests COVID-19 et non-COVID
  11. Kumar, Krishna. Maintenant, la pénurie de kits RT-PCR s'ajoute aux malheurs du Maharashtra Covid-19. Economic Times. 10 avril 2021.

SISCAPA® est une marque d'Anderson Forschung Group LLC (AFG).