Evaluation of Reverse transcription loop mediated isothermal amplification (RT-LAMP) compared to polymerase chain reaction and Covid-19 antigen tests among COVID-19 Patients
Date
2023-05-28
Authors
Ayat Ismail Mohammad Halabeya
ايات اسماعيل محمد حلبية
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Al-Quds University
Abstract
Background: As of August 31, 2020, the recently discovered coronavirus, severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), is the cause of coronavirus disease 2019 (COVID-19), up-to-date reports showed 767 million confirmed cases and over 6.9 million deaths have been reported globally.. To handle the pandemic, COVID-19 diagnosis must be precise and fast. Reverse transcription loop-mediated isothermal amplification (RT-LAMP) is a nucleic acid amplification test that could be an alternative to reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR), in being a simpler, less expensive, and can be performed in water bath or heating blocks. The primary goal of this study is to evaluate the diagnostic potential of RT-LAMP compared to reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) among suspected infected individuals and to see if there is a correlation of DNA based detection tests with the use of Covid-19 quick antigen tests based on horizontal immunochromatography dipsticks.
Methods: About 80 nasopharyngeal samples from suspected individuals were collected and tested for COVID 19 SARS virus infectivity. The total nucleic acid material was extracted from nasopharyngeal samples of the assigned people, followed by cDNA synthesis. Primers for two PCR systems were designed that are both targeting the Covid-19 spike gene, and they were employed in amplification of the viral genetic materials from the collected nasopharyngeal samples (80 samples). Commercially available LAMP kit was used as well to amplify the viral genetic material from positive and negative samples that were determined by PCR systems 1 and system 2. Finally, the presence of Covid-19 antigen in nasopharyngeal samples were detected using commercial quick dipsticks.
Results and conclusion: Among the 80 PCR-tested samples using PCR system 1 and system 2; PCR system 2 revealed more positivity (53/80) compared to PCR system 1 positivity (36/80). The obtained shared positive samples by both PCR systems were 33 samples, from which 20 samples were randomly chosen to be tested by LAMP commercial kit and at the same time another 20 negative samples identified by both PCR systems were tested as well by LAMP method. Using LAMP commercial kit it showed positive amplification results from 19 smaples out of 20 PCR confirmed positive samples and positive amplification of 2 samples that were previously determined as negative by both PCR systems. It was difficult to draw any correlation between DNA based amplification of COVID 19 PCR and LAMP tests compared to Covid-19 antigen test,
iv
since only four of the ten positive tested samples were found to be positive by antigen test, and none of the negative tested samples were found to be positive by Covid-19 antigen test. Based on the fact that PCR system 2 gave higher number of positivity compared to PCR system 1, we recommend to optimize system 2 to amplify only one bands which enables its DNA sequence analysis and determines the specificity of this PCR system. On the other hand LAMP COVID 19 test could be appropriate diagnostic tool especially in low settings laboratories and in poor areas, since it only needs a water bath and the products can be directly visualized by chemo fluorescence DNA binding dyes.
العنوان : تقييم تقنية ال (RT-LAMP) مقارنة بتقنية PCR) ( و مقارنة أيضا COVID-19 antigen tests بين مرضى COVID-19 . اعداد : أيات اسماعيل محمد حلبية باشراف : د. مراد ابراهيم , د. ابراهيم العباسي . المقدمة: اعتبارًا من 31 آب (أغسطس) 2020 ، كان فيروس كورونا المكتشف حديثًا ، المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة ، فيروس كورونا 2 (SARS-CoV-2) ، هو سبب مرض الفيروس التاجي 2019 (COVID-19) ، الذي ااثر على ما يقرب من 757 مليون شخص في جميع أنحاء العالم. للتعامل مع الوباء ، يحتاج أن يكون تشخيص COVID-19 دقيقًا وسريعًا. إن فحص التضخيم متساوي الحرارة بوساطة حلقة النسخ العكسي (RT-LAMP) هو اختبار تضخيم الحمض النووي الذي يشبه النسخ العكسي لتفاعل البوليميراز المتسلسل (RT-PCR) ، مع كون الأول طريقة أبسط وأقل تكلفة. الهدف الأساسي لهذه الدراسة هو تقييم القدرة التشخيصية لـ RT-LAMP مقارنة بفحص التضخيم الحلقي المعكوس (RT-PCR) بين الأفراد المشتبه في إصابتهم ومعرفة ما إذا كان هناك ترابط بين اختبارات الكشف القائمة على الحمض النووي بتلك الإختبارات المناعية السريعه والتي تكشف عن وجود جزيئات فيروس الكوفيد-19. طريقة العمل: تم جمع 80 عينة من الأنف والحلق من الأفراد المشتبه في إصابتهم بفيروس كورونا 19 SARS. وتم استخلاص المادة النووية من عينات الأنف والحلق المعزولة من الأشخاص المعينين، ومن ثم تم تصنيع مركبات ال cDNA. تم تصميم أطراف بادئة لنظامين للتضخيم بواسطة فحص التضخيم بالتضخيم الحلقي المعكوس (RT-PCR) يستهدفان مقطع من جين "spike" لفيروس كوفيد-19، وتم استخدامهما في تضخيم المواد الوراثية الفيروسية من عينات الأنف والحلق المجمعة (80 عينة). تم استخدام فحص LAMP المتاح تجاريًا أيضًا لتضخيم المواد الوراثية الفيروسية من العينات الإيجابية والسلبية التي تم تحديدها بواسطة نظامي PCR 1 والنظام 2. وأخيرًا، تم الكشف عن وجود أنتجين كوفيد-19 في عينات الأنف والحلق باستخدام أعواد اختبار التشخيص السريع التجارية. النتائج والاستنتاجات: من بين العينات المختبرة بواسطة نظامي PCR 1 والنظام 2 (عددها 80 عينة)، كشف النظام 2 عن عدد عينات إيجابيه أكثر (53/80) مقارنة بالنظام 1 (36/80). وأظهرت النتائج 33 عينة إيجابية مشتركة بين نظامي الPCR والتي منها تم إختيار 20 عينه عشوائية وتم اختبارها باستخدام فحص LAMP التجاري، وفي الوقت نفسه تم اختبار 20 عينة سلبية محددة بواسطة نظامي PCR باستخدام فحص الLAMP أيضًا. أظهر فحص الLAMP التجاري نتائج تضخيم إيجابية ل 19 عينه من مجموع العينات الإيجابية المؤكدة (عددها 20) بواسطة نظامي الPCR وتضخيم إيجابي لـ 2 عينات تم تحديدها سابقًا بأنها سلبية بواسطة نظامي PCR. كان من الصعب الوصول الى أي ترابط بين تضخيم الحمض النووي لـ PCR لـ COVID-19 واختبارات LAMP مقارنةً بـ اختبار الجزيئات الأنتجين للكوفيد-19، حيث تبين أن أربعة من العينات الإيجابية فقط وجدت إيجابية بواسطة اختبار جزيئات الأنتجين للكوفيد-19، ولم يتم الحصول على نتيجه إيجابية من أي من العينات السلبية. بناءً على حقيقة أن النظام 2 أعطى عددًا أكبر من الإيجابيات مقارنة بالنظام 1، نوصي بتحسين النظام 2 لتضخيم شريط واحد فقط يمكن من خلاله تحليل تسلسل الحمض النووي وتحديد خصوصية هذا النظام PCR system 2. من ناحية أخرى، يمكن أن يكون اختبار ال LAMP لـ COVID-19 أداة تشخيصية مناسبة بشكل خاص في المختبرات ذات الإعدادات المنخفضة والمناطق الفقيرة، حيث يحتاج فقط إلى مصدر حراري بسيط ويمكن رؤية النتائج مباشرة عن طريق أصباغ ربط الحمض النووي بالكيموفلوريسنس.
العنوان : تقييم تقنية ال (RT-LAMP) مقارنة بتقنية PCR) ( و مقارنة أيضا COVID-19 antigen tests بين مرضى COVID-19 . اعداد : أيات اسماعيل محمد حلبية باشراف : د. مراد ابراهيم , د. ابراهيم العباسي . المقدمة: اعتبارًا من 31 آب (أغسطس) 2020 ، كان فيروس كورونا المكتشف حديثًا ، المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة ، فيروس كورونا 2 (SARS-CoV-2) ، هو سبب مرض الفيروس التاجي 2019 (COVID-19) ، الذي ااثر على ما يقرب من 757 مليون شخص في جميع أنحاء العالم. للتعامل مع الوباء ، يحتاج أن يكون تشخيص COVID-19 دقيقًا وسريعًا. إن فحص التضخيم متساوي الحرارة بوساطة حلقة النسخ العكسي (RT-LAMP) هو اختبار تضخيم الحمض النووي الذي يشبه النسخ العكسي لتفاعل البوليميراز المتسلسل (RT-PCR) ، مع كون الأول طريقة أبسط وأقل تكلفة. الهدف الأساسي لهذه الدراسة هو تقييم القدرة التشخيصية لـ RT-LAMP مقارنة بفحص التضخيم الحلقي المعكوس (RT-PCR) بين الأفراد المشتبه في إصابتهم ومعرفة ما إذا كان هناك ترابط بين اختبارات الكشف القائمة على الحمض النووي بتلك الإختبارات المناعية السريعه والتي تكشف عن وجود جزيئات فيروس الكوفيد-19. طريقة العمل: تم جمع 80 عينة من الأنف والحلق من الأفراد المشتبه في إصابتهم بفيروس كورونا 19 SARS. وتم استخلاص المادة النووية من عينات الأنف والحلق المعزولة من الأشخاص المعينين، ومن ثم تم تصنيع مركبات ال cDNA. تم تصميم أطراف بادئة لنظامين للتضخيم بواسطة فحص التضخيم بالتضخيم الحلقي المعكوس (RT-PCR) يستهدفان مقطع من جين "spike" لفيروس كوفيد-19، وتم استخدامهما في تضخيم المواد الوراثية الفيروسية من عينات الأنف والحلق المجمعة (80 عينة). تم استخدام فحص LAMP المتاح تجاريًا أيضًا لتضخيم المواد الوراثية الفيروسية من العينات الإيجابية والسلبية التي تم تحديدها بواسطة نظامي PCR 1 والنظام 2. وأخيرًا، تم الكشف عن وجود أنتجين كوفيد-19 في عينات الأنف والحلق باستخدام أعواد اختبار التشخيص السريع التجارية. النتائج والاستنتاجات: من بين العينات المختبرة بواسطة نظامي PCR 1 والنظام 2 (عددها 80 عينة)، كشف النظام 2 عن عدد عينات إيجابيه أكثر (53/80) مقارنة بالنظام 1 (36/80). وأظهرت النتائج 33 عينة إيجابية مشتركة بين نظامي الPCR والتي منها تم إختيار 20 عينه عشوائية وتم اختبارها باستخدام فحص LAMP التجاري، وفي الوقت نفسه تم اختبار 20 عينة سلبية محددة بواسطة نظامي PCR باستخدام فحص الLAMP أيضًا. أظهر فحص الLAMP التجاري نتائج تضخيم إيجابية ل 19 عينه من مجموع العينات الإيجابية المؤكدة (عددها 20) بواسطة نظامي الPCR وتضخيم إيجابي لـ 2 عينات تم تحديدها سابقًا بأنها سلبية بواسطة نظامي PCR. كان من الصعب الوصول الى أي ترابط بين تضخيم الحمض النووي لـ PCR لـ COVID-19 واختبارات LAMP مقارنةً بـ اختبار الجزيئات الأنتجين للكوفيد-19، حيث تبين أن أربعة من العينات الإيجابية فقط وجدت إيجابية بواسطة اختبار جزيئات الأنتجين للكوفيد-19، ولم يتم الحصول على نتيجه إيجابية من أي من العينات السلبية. بناءً على حقيقة أن النظام 2 أعطى عددًا أكبر من الإيجابيات مقارنة بالنظام 1، نوصي بتحسين النظام 2 لتضخيم شريط واحد فقط يمكن من خلاله تحليل تسلسل الحمض النووي وتحديد خصوصية هذا النظام PCR system 2. من ناحية أخرى، يمكن أن يكون اختبار ال LAMP لـ COVID-19 أداة تشخيصية مناسبة بشكل خاص في المختبرات ذات الإعدادات المنخفضة والمناطق الفقيرة، حيث يحتاج فقط إلى مصدر حراري بسيط ويمكن رؤية النتائج مباشرة عن طريق أصباغ ربط الحمض النووي بالكيموفلوريسنس.