Developing a Quick and Robust Mass Spectrometry-based Method for the Detection of SARS-CoV-2

Význam tématu

Rychlá a robustní detekce SARS-CoV-2 je klíčová pro efektivní monitorování šíření viru a podporu diagnostiky zejména v situacích s omezenými PCR kapacitami. Metody založené na hmotnostní spektrometrii (MS) představují ortogonální přístup k PCR a umožňují cílenou kvantifikaci virových proteinů v klinických vzorcích.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo vyvinout krátký bottom-up proteolytický protokol kombinovaný s LC-MS pro absolutní kvantifikaci vybraných peptidů ze SARS-CoV-2. Studie se zaměřila na šest cílových peptidů z nukleokapsidového a spike proteinu, testovaných na nasofaryngeálních tamponátech a ve slinách.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky obsahovaly rekombinantní SARS-CoV-2 proteiny přidané do transportního media nebo slin.

• Příprava vzorku: srážení, centrifugace a enzymatická digesce pomocí SMART Digest Trypsin kitu.
• Chromatografie: 4minutový běh na columně Hypersil GOLD C18 (1,9 µm, 2,1 × 50 mm).
• MS detekce: TSQ Altis MD masový spektrometr v režimu SRM (Selected Reaction Monitoring).
• Analýza dat: TraceFinder LDT software pro absolutní kvantifikaci peptidů.

Hlavní výsledky a diskuse

Všechny cílové peptidy byly separovány s vysokou chromatografickou rozlišitelností a minimální variabilitou retenčního času (± 0,01 min). Limity detekce (LOD) se pohybovaly od 0,25 do 5,0 fmol na columnu, limity kvantifikace (LOQ) od 0,5 do 10,0 fmol.

Metoda prokázala:

• Spolehlivou kvantifikaci pěti nukleokapsidových a jednoho spike peptidu.
• Sub/low-femtomolární citlivost vhodnou pro klinické matice.

Přínosy a praktické využití metody

Navržená LC-MS metoda nabízí rychlý a přesný alternativní postup k PCR:

• Krátká doba analýzy (LC běh do 4 min).
• Možnost multiplexní detekce peptidů ze dvou různých virových proteinů.
• Vysoká robustnost a reprodukovatelnost při měření klinických vzorků.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšíření aplikace na širší panel virových markerů a adaptace na vysoce průtokové LC-MS systémy pro rutinní screening.
Integrace s automatizovanou přípravou vzorků a využití strojového učení pro rozpoznání vzorců ve hmotnostních spektrech.

Závěr

Vyvinutá metoda spojuje rychlost, citlivost a spolehlivost pro detekci SARS-CoV-2 v klinických matricích. Je uskutečnitelnou alternativou k standardní PCR diagnóze, zejména v podmínkách omezeného přístupu k reagenčním sadám.

Reference

1. Coronavirus in the US: Latest Map and Case Count: www.nytimes.com/interactive/2020/us/coronavirus-us-cases.html
2. He J. et al. Diagnostic Performance Between CT and Initial Real-Time RT-PCR. Respir Med. 2020;168:105980.