Lateral flow devices can fast-track rabies virus genomic surveillance

Rabiës is een angstaanjagende ziekte die bijna altijd de dieren en mensen die het infecteren doodt, maar het is ook een van de weinige virale ziekten die we volledig kunnen stoppen met vaccins. De sleutel tot het stoppen ervan ligt in het precies weten waar het virus zich beweegt en hoe het zich verspreidt. Om dit te doen, moeten wetenschappers kijken naar de genetische code van het virus, zijn unieke instructiehandleiding, die fungeert als een vingerafdruk om het pad van het ene dier naar het andere te traceren. Het verkrijgen van deze genetische vingerafdrukken is echter ongelooflijk moeilijk in afgelegen gebieden. Meestal moet een ziek dier worden gevangen, het hersenweefsel worden verwijderd, en dat weefsel ijskoud worden gehouden terwijl het dagen of weken naar een hoogtechnologisch laboratorium reist. In veel delen van de wereld smelt het ijs, bederft het weefsel en gaat de genetische informatie verloren voordat het ooit een wetenschapper bereikt. Deze vertraging betekent dat tegen de tijd dat de gegevens arriveren, de uitbraak al kan zijn verplaatst, waardoor functionarissen niet snel genoeg kunnen reageren om levens te redden.

Een team onderzoekers in de Filipijnen en het Verenigd Koninkrijk heeft een manier gevonden om deze logistieke nachtmerrie te omzeilen door een hulpmiddel te gebruiken dat al in klinieken in het veld aanwezig is. Ze ontdekten dat dezelfde eenvoudige plastic strips die worden gebruikt om rabiës ter plekke te diagnosticeren, ook als container voor het genetische materiaal van het virus kunnen dienen. Deze strips, bekend als lateral flow-apparaten, werken als een zwangerschapstest: een klein monster van hersenweefsel wordt aan het uiteinde aangebracht, en als het virus aanwezig is, verschijnen er gekleurde lijnen die een positief resultaat geven. De onderzoekers realiseerden zich dat het overgebleven materiaal op de strip, dat normaal gesproken na de test wordt weggegooid, nog steeds genoeg viraal RNA bevat om te sequencen. Door deze weggegooide apparaten te hergebruiken, kunnen ze een snelle diagnose direct koppelen aan genetische surveillance zonder dat er een tweede monster nodig is, zonder dat het bevroren moet worden of hoeft te wachten tot het door het land reist.

Om dit idee te testen, werkten het team in de regio MIMAROPA in de Filipijnen, een verspreide groep eilanden waar rabiës recentelijk opnieuw is opgekomen. Ze verzamelden hersenmonsters van honderden dieren, voornamelijk honden, en testten deze met de snelle strips. Ze ontdekten dat deze strips ongelooflijk nauwkeurig waren en het virus in bijna alle gevallen waar het aanwezig was correct identificeerden, zonder ooit een vals alarm te geven. Belangrijker nog, ze namen de gebruikte strips en bewaarden ze onder omstandigheden die de hete, vochtige realiteit in het veld nabootsten, waarbij ze de strips soms op kamertemperatuur of zelfs in warmere omstandigheden tot drie weken lieten liggen. Wanneer ze later het genetische materiaal uit deze strips extraheerden, stelden ze vast dat het genoom van het virus bijna volledig gelezen kon worden. De strips hielden het opmerkelijk goed vol, waardoor wetenschappers zelfs na weken van opslag zonder koeling de volledige genetische code van het virus konden reconstrueren.

De onderzoekers vergeleken deze strips met een andere veelvoorkomende methode voor het bewaren van monsters, waarbij weefsel wordt geweekt in speciale kaarten die ontworpen zijn om genetisch materiaal te drogen en vast te leggen. Hoewel beide methoden werkten, boden de strips een duidelijk voordeel omdat ze geen extra stappen vereisten. Bij de kaarten moet een medewerker het weefsel zorgvuldig aanbrengen, wachten tot het droog is, en vervolgens een klein cirkeltje uit de kaart knippen om naar het laboratorium te sturen. Met de strips is de test al uitgevoerd; zodra het resultaat is afgelezen, wordt het apparaat simpelweg in een zak verzegeld en opgestuurd. De studie toonde aan dat de strips gedurende de eerste drie weken na de verzameling genetische gegevens leverden die net zo bruikbaar waren als vers weefsel of de speciale kaarten. Na die periode begon de kwaliteit van de genetische gegevens af te nemen, maar de periode van drie weken is vaak voldoende om monsters van een afgelegen eiland naar een centraal laboratorium te krijgen.

Deze aanpak betekent niet dat de oude testmethoden verouderd zijn, noch elimineert het de noodzaak van deskundige laboratoria. De snelle strips zijn een screeningsinstrument, en positieve resultaten moeten nog steeds worden bevestigd door een gouden standaard test in een laboratorium. Echter, deze nieuwe workflow verwijdert een belangrijke flessenhals. In het verleden duurde het gemiddeld twaalf dagen voordat monsters van deze eilanden een bevestigde diagnose kregen, en maanden voordat de genetische gegevens beschikbaar waren. Door de strips te gebruiken als zowel de test als de monstercontainer, kan de tijd tussen het vangen van het dier en het verkrijgen van de genetische gegevens drastisch worden verkort. De onderzoekers ontdekten dat in hun studie de tijd van de initiële test tot het definitieve genetische resultaat aanzienlijk daalde naarmate ze hun proces verfijnden, waarbij de snelste gevallen in minder dan twee maanden werden gesequenced.

De studie onderzocht ook in hoeverre de genetische code veranderde afhankelijk van hoe het monster werd bewaard. Ze vonden dat de genetische sequenties verkregen uit de strips bijna identiek waren aan die van vers weefsel, met slechts kleine, onbeduidende verschillen die de mogelijkheid om het virus te volgen niet beïnvloedden. Dit betekent dat de gegevens gegenereerd door deze weggegooide strips betrouwbaar genoeg zijn om wetenschappers precies te vertellen welke stam van rabiës circuleert en waar deze vandaan komt. Het team erkende dat deze methode het beste werkt binnen een specifieke tijdspanne en dat de gebruikte strips van een specifiek merk waren, maar de kernbevinding is robuust: het afvalproduct van een diagnostische test kan het meest waardevolle specimen worden voor het volgen van een dodelijk virus.

Door een wegwerptest te veranderen in een duurzaam monster, biedt dit onderzoek een praktische oplossing voor plaatsen waar de koudeketens onbetrouwbaar zijn en het transport traag verloopt. Het stelt gezondheidswerkers in afgelegen dorpen in staat om bij te dragen aan wereldwijde surveillance zonder dat zij speciale apparatuur of training nodig hebben. Het virus is, eenmaal gedetecteerd, niet langer alleen een diagnose; het wordt een datapunt dat onmiddellijk geanalyseerd kan worden. Deze eenvoudige verschuiving in de manier waarop monsters worden behandeld, zou de snelheid en het bereik van rabiësbestrijding kunnen transformeren, waardoor een traag, reactief proces verandert in een snelle, proactieve verdediging die het tempo van het virus zelf bijhoudt.