Name: Auteur in de schijnwerpers: Pathogenendiagnostiek bevorderen met gestandaardiseerde LAMP
Uploaded: 2023-09-08T13:55:00
Description: Read this Scientific Article Protocol about Author Spotlight: Advancing Pathogen Diagnostics with Standardized LAMP at JoVE.com

Dit werk werd gefinancierd door Sistema General de Regalías uit Colombia, subsidienummer BPIN 2020000100092, en Universidad Icesi - Convocatoria Interna, subsidienummer CA0413119. MFVT werd ook gefinancierd door de Universitair Docent Fondsen van de Universidad de los Andes. De financieringsentiteiten hebben niet deelgenomen aan het ontwerp, de uitvoering van de activiteiten, de gegevensverzameling en de gegevensanalyse en de voorbereiding van het manuscript. We danken het Universitair Ziekenhuis Fundación Valle del Lili voor viraal RNA uit Sars-CoV-2-monsters en Dr. Alvaro Barrera-Ocampo voor het commentaar op het manuscript.

De gebruikte monsters werden geleverd door het klinische laboratorium van het Universitair Ziekenhuis Fundación Valle del Lili en kwamen overeen met het gezuiverde RNA van patiënten die positief testten op COVID-19 met behulp van de RT-qPCR-techniek. Alle patiënten gaven geïnformeerde toestemming voor onderzoek en deze studie werd goedgekeurd door de bio-ethische commissie voor studies bij mensen van het universitair ziekenhuis Fundación Valle del Lili.
1. RT-LAMP primer ontwerp en ...

Colorimetrische en RT-LAMP-analyse gebruiken om SARS-CoV-2 te detecteren 

<ol>
	<li>World Health Organization. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Who coronavirus (COVID-19) dashboard (no date). , (2023).</li><li>Ibrahim, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidemiologic+surveillance+for+controlling+Covid-19+pandemic:+types,+challenges+and+implications.">Epidemiologic surveillance for controlling Covid-19 pandemic: types, challenges and implications.</a> Journal of Infection and Public Health. 13 (11), 1630-1638 (2020).</li><li>Rojas-Gallardo, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=COVID-19+in+Latin+America:+Contrasting+phylodynamic+inference+with+epidemiological+surveillance.+(Molecular+epidemiology+of+COVID-19+in+Latin+America).">COVID-19 in Latin America: Contrasting phylodynamic inference with epidemiological surveillance. (Molecular epidemiology of COVID-19 in Latin America).</a> medRxiv. , (2020).</li><li>Liu, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Positive+rate+of+RT-PCR+detection+of+SARS-CoV-2+infection+in+4880+cases+from+one+hospital+in+Wuhan,+China,+from+Jan+to+Feb+2020.">Positive rate of RT-PCR detection of SARS-CoV-2 infection in 4880 cases from one hospital in Wuhan, China, from Jan to Feb 2020.</a> Clinica Chimica Acta. 505, 172-175 (2020).</li><li>Kevadiya, B. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diagnostics+for+SARS-CoV-2+infections.">Diagnostics for SARS-CoV-2 infections.</a> Nature Materials. 20 (5), 593-605 (2021).</li><li>Tomita, N., Mori, Y., Kanda, H., Notomi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Loop-mediated+isothermal+amplification+(LAMP)+of+gene+sequences+and+simple+visual+detection+of+products.">Loop-mediated isothermal amplification (LAMP) of gene sequences and simple visual detection of products.</a> Nature Protocols. 3 (5), 877-882 (2008).</li><li>Li, Y., Fan, P., Zhou, S., Zhang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Loop-mediated+isothermal+amplification+(LAMP):+A+novel+rapid+detection+platform+for+pathogens.">Loop-mediated isothermal amplification (LAMP): A novel rapid detection platform for pathogens.</a> Microbial Pathogenesis. 107, 54-61 (2017).</li><li>Notomi, T., Mori, Y., Tomita, N., Kanda, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Loop-mediated+isothermal+amplification+(LAMP):+principle,+features,+and+future+prospects.">Loop-mediated isothermal amplification (LAMP): principle, features, and future prospects.</a> Journal of Microbiology. 53 (1), 1-5 (2015).</li><li>Augustine, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Loop-mediated+isothermal+amplification+(LAMP):+A+rapid,+sensitive,+specific,+and+cost-effective+point-of-care+test+for+coronaviruses+in+the+context+of+COVID-19+pandemic.">Loop-mediated isothermal amplification (LAMP): A rapid, sensitive, specific, and cost-effective point-of-care test for coronaviruses in the context of COVID-19 pandemic.</a> Biology (Basel). 9 (8), 182 (2020).</li><li>. Nextstrain Available from: <a target="_blank" href="https://nextstrain.org/">https://nextstrain.org/</a> (2023)</li><li>. Neb Lamp, NEB LAMP Available from: <a target="_blank" href="https://lamp.neb.com/">https://lamp.neb.com/</a> (2023)</li><li>. Blast: Basic local alignment search tool (no date) Available from: <a target="_blank" href="https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/">https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/</a> (2023)</li><li>Zhang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+molecular+detection+of+SARS-CoV-2+(COVID-19)+virus+RNA+using+colorimetric+LAMP.">Rapid molecular detection of SARS-CoV-2 (COVID-19) virus RNA using colorimetric LAMP.</a> medRxiv. , (2020).</li><li>Lu, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+novel+reverse+transcription+loop-mediated+isothermal+amplification+method+for+rapid+detection+of+SARS-CoV-2.">Development of a novel reverse transcription loop-mediated isothermal amplification method for rapid detection of SARS-CoV-2.</a> Virologica Sinica. 35 (3), 344-347 (2020).</li><li>Najafov, A., Hoxhaj, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> PCR Guru. , (2017).</li><li>Zhang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancing+colorimetric+loop-mediated+isothermal+amplification+speed+and+sensitivity+with+guanidine+chloride.">Enhancing colorimetric loop-mediated isothermal amplification speed and sensitivity with guanidine chloride.</a> Biotechniques. 69 (3), 178-185 (2020).</li><li>Ram&#237;rez-Chavarr&#237;a, R. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automatic+analysis+of+isothermal+amplification+via+impedance+time-constant-domain+spectroscopy:+A+SARS-CoV-2+case+study.">Automatic analysis of isothermal amplification via impedance time-constant-domain spectroscopy: A SARS-CoV-2 case study.</a> Chemosensors. 11 (4), 230 (2023).</li><li>Haque, M. F. U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+RdRp-based+colorimetric+RT-LAMP+assay+for+rapid+and+sensitive+detection+of+SARS-CoV-2+in+clinical+and+sewage+samples+from+Pakistan.">A novel RdRp-based colorimetric RT-LAMP assay for rapid and sensitive detection of SARS-CoV-2 in clinical and sewage samples from Pakistan.</a> Virus Research. 302, 198484 (2021).</li><li>Donia, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integration+of+RT-LAMP+and+microfluidic+technology+for+detection+of+SARS-CoV-2+in+wastewater+as+an+advanced+point-of-care+platform.">Integration of RT-LAMP and microfluidic technology for detection of SARS-CoV-2 in wastewater as an advanced point-of-care platform.</a> Food and Environmental Virology. 14, 364-373 (2022).</li></ol>

Hoewel de RT-LAMP wordt beschouwd als een aanvullende methodologie voor het uitvoeren van moleculaire diagnostiek, heeft het ook enkele beperkingen en kritieke stappen waarmee rekening moet worden gehouden wanneer het protocol wordt gestandaardiseerd en geïmplementeerd.
De LAMP-standaardisatie voor de detectie van SARS-CoV-2 evalueerde de volgende parameters en componenten in de mastermix: (a) concentratie en temperatuur van uitlijning van de primers; b) concentratie van de enzymen; c) magnes...

Het severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) veroorzaakt coronavirusziekte 2019 (COVID-19). De Wereldgezondheidsorganisatie heeft op 30 januari 2020 een noodsituatie op het gebied van de volksgezondheid van internationaal belang en op 11 maart 2020 een pandemie uitgeroepen. De pandemie resulteerde in meer dan 760 miljoen gevallen en 6.87 miljoen doden op de datum waarop dit artikel werd geschreven1.
De impact van dit virus heeft duidelijk gemaakt dat er behoefte is aan betere, nauwkeurigere, snellere en breder beschikbare surveillance-instrumenten om de opsporing en bestrijding van infectieziekten te verbeteren 2,3. Tijdens de pandemie waren diagnostische tests van SARS-CoV-2 gebaseerd op het detecteren van nucleïnezuur, antilichamen en eiwitten, maar RT-PCR-detectie van nucleïnezuur is de gouden standaard4. RT-PCR heeft echter enkele beperkingen; Het vereist gespecialiseerde apparatuur, infrastructuur en personeel dat is opgeleid in moleculaire biologie, waardoor de toepassing ervan wordt beperkt tot gespecialiseerde laboratoria. Verder is het tijdrovend (4-6 uur), exclusief de tijd om de monsters naar het laboratorium te vervoeren, wat dagen5 kan duren. Deze beperkingen verhinderen een efficiënte verwerking van de monsters en het verkrijgen van de informatie die nodig is voor noodplanning en epidemiologisch beheer.
Reverse transcriptie-loop-gemedieerde isotherme amplificatie (RT-LAMP) heeft verschillende voordelen ten opzichte van RT-PCR, waardoor het een aantrekkelijke strategie is voor het ontwerpen van toekomstige point-of-care diagnostische tests (POCT), met name in omgevingen met beperkte middelen6. Ten eerste is het zeer specifiek omdat het tussen de vier en zes primers gebruikt die zes tot acht gebieden in de doelsequentie herkennen, of het nu DNA of RNA 7,8 is. Ten tweede, omdat het bij een constante temperatuur werkt, vereist het geen geavanceerde apparatuur zoals real-time thermische cyclers om de versterking te genereren, noch is er hoogopgeleid personeel nodig om het te bedienen. Ten derde is de reactietijd erg kort (~60 min) en worden reagentia gebruikt die niet erg gespecialiseerd zijn, waardoor het een kosteneffectief hulpmiddel is6. Gezien het voorgaande en de noodsituatie op gezondheidsgebied veroorzaakt door de COVID-19-pandemie, kan deze techniek worden gezien als een alternatieve diagnostische methode die snel, goedkoop en eenvoudig te implementeren is in elk onderzoekslaboratorium9.
Het protocol voor het standaardiseren en implementeren van een RT-LAMP om SARS-CoV-2 te detecteren door middel van colorimetrische methoden met behulp van een thermocycler en een waterbad wordt in dit artikel beschreven (Figuur 1). Kritieke punten, hun beperkingen en alternatieven om ze te bevorderen worden besproken.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65662/65662fig01.jpg"> Figuur 1: Schema van het protocol voor het versterken van SARS-CoV-2 met behulp van de RT-LAMP-techniek. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65662/65662fig01large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1 kb DNA Ladder</td>
			<td>SOLIS BIODYNE</td>
			<td>07-12-00050</td>
			<td>Store at -20 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50x TAE Electrophoresis Buffer</td>
			<td>ThermoScientific</td>
			<td>B49</td>
			<td>Store at roome temperature</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Accuris High Fidelity Polymerase</td>
			<td>ACCURIS LIFE SCIENCE REAGENTS</td>
			<td>PR1000-HF-200</td>
			<td>It can be used in case Q5 High-Fidelity DNA polymerase cannot be purchased. For the enzyme, make aliquots of an appropriate volume and store at -20 &#176;C until use.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agarose</td>
			<td>PanReacAppliChem</td>
			<td>A8963,0100</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bst 3.0 DNA Polymerase 8000 IU/mL</td>
			<td>New England BioLabs</td>
			<td>M0374S/M0374L</td>
			<td>For the enzyme, make aliquots of an appropriate volume and store at -20 &#176;C until use.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deoxynucleotide (dNTP) Solution Set</td>
			<td>New England BioLabs</td>
			<td>N0446S</td>
			<td>Store at -20 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diethyl pyrocarbonate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>159220-25G&#160;</td>
			<td>Handle it with caution under an extraction cabinet</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GeneRuler 100 bp Plus DNA Ladder, ready-to-use</td>
			<td>ThermoScientific</td>
			<td>SM0322</td>
			<td>Store at -20 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydroxy naphthol blue disodium salt</td>
			<td>Santa Cruz Biotechnology</td>
			<td>sc-215156B</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Q5 High-Fidelity DNA polymerase 2000 IU/mL&#160;</td>
			<td>New England BioLabs</td>
			<td>M0491S/M0491L</td>
			<td>For the enzyme, make aliquots of an appropriate volume and store at -20 &#176;C until use.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>WarmStart RTx Reverse Transcriptase 15000 IU/mL</td>
			<td>New England BioLabs</td>
			<td>M0380S/M0380L</td>
			<td>For the enzyme, make aliquots of an appropriate volume and store at -20 &#176;C until use.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

detecting sars-cov-2 virus by reverse transcription-loop-mediated isothermal amplification

Het severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) virus heeft een dramatische impact gehad op de menselijke gezondheid. Het blijft een bedreiging voor de moderne samenleving omdat veel mensen sterven als gevolg van infectie. De ziekte wordt gediagnosticeerd met behulp van serologische en moleculaire tests, zoals de gouden standaard real-time polymerasekettingreactie (RT-PCR). Dit laatste heeft verschillende nadelen omdat het gespecialiseerde infrastructuur, dure apparatuur en opgeleid personeel vereist. Hier presenteren we een protocol waarin de stappen worden uiteengezet die nodig zijn om het SARS-CoV-2-virus te detecteren met behulp van reverse transcriptie-lus-gemedieerde isotherme amplificatie (RT-LAMP) in menselijke monsters. Het protocol bevat instructies voor het ontwerpen van primers in silico, het bereiden van reagentia, versterking en visualisatie. Eenmaal gestandaardiseerd, kan deze methode eenvoudig worden geïmplementeerd en binnen 60 minuten worden aangepast aan elk laboratorium of zorgpunt tegen lage kosten en met behulp van goedkope apparatuur. Het is aanpasbaar aan het detecteren van verschillende ziekteverwekkers. Het kan dus mogelijk in het veld en in gezondheidscentra worden gebruikt om tijdige epidemiologische surveillance uit te voeren.

The severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) causes coronavirus disease 2019 (COVID-19). The World Health Organization declared a public health emergency of international concern on 30 January 2020 and a pandemic on 11 March 2020. The pandemic resulted in over 760 million cases and 6.87 million deaths as of the date this article was written1.
The impact of this virus has highlighted the need for better, more accurate, faster, and more widely available surveillance tools to improve infectious disease detection and control2,3. During the pandemic, SARS-CoV-2 diagnostic tests were based on detecting nucleic acid, antibodies, and proteins, but RT-PCR detection of nucleic acid is the gold standard4. However, RT-PCR has some limitations; it requires specialized equipment, infrastructure, and personnel trained in molecular biology, limiting its application to specialized laboratories. Further, it is time-consuming (4-6 h), not including the time to transport the specimens to the laboratory, which can take days5. These constraints prevent efficient sample processing and obtaining the information required for contingency planning and epidemiological management.
Reverse transcription-loop-mediated isothermal amplification (RT-LAMP) has several advantages over RT-PCR, making it an appealing strategy for designing future point-of-care diagnostic tests (POCT), particularly in resource-constrained settings6. First, it is greatly specific because it uses between four and six primers that recognize six to eight areas in the target sequence, be it DNA or RNA7,8. Second, because it operates at a constant temperature, it does not require sophisticated equipment such as real-time thermal cyclers to generate the amplification, nor does it necessitate highly trained personnel to operate it. Third, the reaction time is very short (~60 min), and reagents that are not very specialized are employed, which makes it a cost-effective tool6. Given the foregoing and the health emergency caused by the COVID-19 pandemic, this technique can be viewed as an alternative diagnostic method that is quick, inexpensive, and simple to implement in any research laboratory9.
The protocol for standardizing and implementing an RT-LAMP to detect SARS-CoV-2 by colorimetric methods using a thermocycler and a water bath is described in this article (Figure 1). Critical points, their limitations, and alternatives to advance them are discussed.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65662/65662fig01.jpg" /> 
Figure 1: Scheme of the protocol for amplifying SARS-CoV-2 using the RT-LAMP technique. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65662/65662fig01large.jpg" target="_blank">Please click here to view a larger version of this figure.</a>

Auteur in de schijnwerpers: Pathogenendiagnostiek bevorderen met gestandaardiseerde LAMP

Detectie van het SARS-CoV-2-virus door reverse transcriptie-lus-gemedieerde isotherme amplificatie

Our research aims to standardize LAMP as a prediagnostic test, suitable for field or primary care settings lacking advanced laboratory infrastructure. We seek to promote the use of locally-producible buffers and alternative dyes, reducing dependence on imported commercial kits. Currently, CRISPR-Cas is an efficient system employed in the development of fast, specific, and sensitive diagnostic methods for pathogens.Now, this system has a broad range of and supplements to detect RNA or DNA targets in different samples of interest. The current experimental challenges involve preventing non-target amplification resulting from amplicon contamination and primary cell especially with lengthy primers prone to dimer formation. Additionally, we aim to determine optimal reaction conditions to achieve a visually distinguishable color change in the dye.Once it's standardized and fully validated, this method can be easily implemented and adapt to any laboratory or point-of-care within 60 minutes, at low cost and using inexpensive equipment, to detect almost any pathogen. Thus, it can potentially be used in primary care centers to carry out timely, epidemiological surveillance. Our multidisciplinary group is focused on the discovery of molecules from native Colombia plants, trying to identify the potential to inhibit the replication of viruses such as dengue, Zika, or SARS-COVID-2.In addition, we are conducting studies to develop molecular diagnostic methods for these viruses.

De implementatie van het protocol begint met het ontwerpen van de set primers voor elk doelgen volgens het hierboven beschreven protocol. In juni 2020 werden 5.000 SARS-CoV-2-genomen verkregen uit de NextStrain-database, met een representativiteit van 10% van het Colombiaanse genoom. Deze sequenties werden op elkaar afgestemd om de consensussequentie te verkrijgen die werd gebruikt in het ontwerpproces van de primer. Tabel 1 toont de primerset die is gekozen voor primers RdRp/Hel en RdRp. De primerset vo...

Read this Scientific Article Protocol about Author Spotlight: Advancing Pathogen Diagnostics with Standardized LAMP at JoVE.com

Hier bieden we een compleet protocol om de methode voor het detecteren van het SARS-CoV-2-virus in menselijke monsters te standaardiseren en te implementeren door middel van reverse transcriptielus-gemedieerde isotherme amplificatie (RT-LAMP). Deze methode, die binnen 60 minuten wordt uitgevoerd, kan tegen lage kosten en met behulp van goedkope apparatuur worden aangepast aan elk laboratorium of zorgpunt.

The severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) virus has dramatically impacted human health. It continues to be a threat to modern ...

Ons onderzoek is gericht op het standaardiseren van LAMP als een prediagnostische test, geschikt voor veld- of eerstelijnszorginstellingen zonder geavanceerde laboratoriuminfrastructuur. We streven ernaar het gebruik van lokaal produceerbare buffers en alternatieve kleurstoffen te bevorderen, waardoor we minder afhankelijk worden van geïmporteerde commerciële kits. Momenteel is CRISPR-Cas een efficiënt systeem dat wordt gebruikt bij de ontwikkeling van snelle, specifieke en gevoelige diagnostische methoden voor ziekteverwekkers.Nu heeft dit systeem een breed scala aan en supplementen om RNA- of DNA-doelen te detecteren in verschillende interessante monsters. De huidige experimentele uitdagingen hebben betrekking op het voorkomen van niet-doelwitamplificatie als gevolg van ampliconbesmetting en primaire cel, vooral bij lange primers die vatbaar zijn voor dimeervorming. Daarnaast streven we ernaar om optimale reactieomstandigheden te bepalen om een visueel waarneembare kleurverandering in de kleurstof te bereiken.Zodra deze methode is gestandaardiseerd en volledig gevalideerd, kan deze eenvoudig worden geïmplementeerd en binnen 60 minuten worden aangepast aan elk laboratorium of zorgpunt, tegen lage kosten en met behulp van goedkope apparatuur, om bijna elke ziekteverwekker te detecteren. Het kan dus mogelijk worden gebruikt in eerstelijnszorgcentra om tijdige, epidemiologische surveillance uit te voeren. Onze multidisciplinaire groep richt zich op de ontdekking van moleculen van inheemse Colombiaanse planten en probeert het potentieel te identificeren om de replicatie van virussen zoals dengue, Zika of SARS-COVID-2 te remmen.Daarnaast voeren we studies uit om moleculaire diagnostische methoden voor deze virussen te ontwikkelen.

detecting-sars-cov-2-virus-reverse-transcription-loop-mediated

Research

JoVE Journal

Biology

Detecting SARS-CoV-2 Virus by Reverse Transcription-Loop-Mediated Isothermal Amplification

The severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) virus has dramatically impacted human health. It continues to be a threat to modern society because many people die as a result of infection. The disease is diagnosed using serologic and molecular tests, such as the gold standard real-time polymerase chain reaction (RT-PCR). The last has several disadvantages because it requires specialized infrastructure, costly equipment, and trained personnel. Here, we present a protocol outlining the steps required to detect the SARS-CoV-2 virus using reverse transcription-loop-mediated isothermal amplification (RT-LAMP) in human samples. The protocol includes instructions for designing primers in silico, preparing reagents, amplification, and visualization. Once standardized, this method can be easily implemented and adapted to any laboratory or point-of-care within 60 min at a low cost and using inexpensive equipment. It is adaptable to detecting different pathogens. Thus, it can potentially be used in the field and in health centers to carry out timely epidemiological surveillance.

Here we provide a complete protocol to standardize and implement the method for detecting the SARS-CoV-2 virus in human samples by reverse transcription loop-mediated isothermal amplification (RT-LAMP). This method, done within 60 min, could be adapted to any laboratory or point-of-care at a low cost and using inexpensive equipment.

Reverse Transcriptase-Loop Mediated Isothermal Amplification Reaction (RT-LAMP) for SARS-CoV-2 Detection

To begin, switch on the laminar airflow cabinet, allowing it to stabilize for three minutes. Aseptically clean and sanitize the cabinet's internal surfaces using the following disinfection agents. After disinfecting any material that will enter the cabinet, place napkins and nitrile gloves into the cabinet.Then switch off the cabinet and expose it to ultraviolet light for 15 minutes. After the irradiation, restart the cabinet. Place the primer design reagents in an ice-filled cooler.After sanitizing it with 70%ethanol, place the container inside the cabinet. Prepare the loop mediated isothermal amplification, or LAMP mix, in a 0.6 milliliter microcentrifuge tube. Pipette the mixture to homogenize it.Next, incubate the closed tubes in a heating block at 95 degrees Celsius for five minutes. Then cool the tubes in an ice-filled polystyrene cooler for five minutes. After cooling, place the tubes in the laminar flow cabinet.To complete the LAMP mix, add four microliters of DNA polymerase, followed by one microliter of reverse transcriptase. To perform colorimetric detection, add the dihydroxynaphthol blue. After reagent addition, pipette each solution to properly mix the LAMP reagents.Next, pipette 22 microliters of the solution into PCR tubes, being careful not to create bubbles. For the negative control, add three microliters of 0.1%diethyl pyrocarbonate water. Keep aside any remaining tubes for the addition of genetic material.Next, remove all materials from the cabinet. After sanitizing the cabinet surfaces with 70%ethanol, shut it off. In a separate area, add three microliters of the sample to each PCR tube and pipette well with a 20 microliter micropipette to thoroughly homogenize.Before initiating the colorimetric reaction, use a high quality camera to take pictures of the PCR tubes. Now, carry out the reaction using a thermal cycler and a water bath. For the thermal cycler, place the tubes into the reaction block and set up thermo profile on the equipment.If using the water bath, securely place the tubes in circular containers, then place these containers in the water bath at 66.3 degrees Celsius for 60 minutes. After the reaction time, remove the tubes and store them at four degrees Celsius until use. If a colorimetric reaction was performed, capture images of the PCR with a high quality camera.A temperature gradient demonstrated that the optimal melting temperature was 66.3 degrees Celsius. The concentration of BST 3.0 enzyme was optimized to 3.2 international units per microliter. To define the colorimetric strategy, phenol red in neutral red dyes were evaluated.However, no color change was observed after amplification. Standardization of different concentrations of hydroxynaphthol blue was performed with the optimum change occurring with 125 micromoles of hydroxynaphthol blue. The amplified samples demonstrated a change in the color in accordance with their concentration.Sample amplification was further confirmed by electrophoresis.