Aug 22, 2023
Leistungen der schnellen und verbundenen Speichel-RT
Scientific Reports Band 12, Artikelnummer: 2843 (2022) Diesen Artikel zitieren 2492 Zugriffe 8 Zitate 10 Details zu altmetrischen Metriken Im Zusammenhang mit der Wiedereröffnung gesellschaftlicher Ereignisse und dem wirtschaftlichen Aufschwung
Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 2843 (2022) Diesen Artikel zitieren
2492 Zugriffe
8 Zitate
10 Altmetrisch
Details zu den Metriken
Im Zusammenhang mit der Wiedereröffnung gesellschaftlicher Veranstaltungen und der Wiederbelebung der Wirtschaft ist eine hygienische Überwachung der SARS-CoV-2-Infektion weiterhin erforderlich. Hier haben wir die diagnostischen Leistungen eines schnellen, extraktionsfreien und verbundenen Reverse-Transkriptionsschleifen-vermittelten isothermen Amplifikationstests (RT-LAMP) an Speichel bewertet. Nasopharyngeale (NP) Abstriche und Speichel von 443 ambulanten Patienten wurden gleichzeitig gesammelt und mittels quantitativer Reverse-Transkription-PCR (RT-qPCR) als Referenzstandardtest getestet. Einundsiebzig Personen (16,0 %) waren bei NP und/oder Speichel-RT-qPCR positiv. Die Sensitivität und Spezifität der Speichel-RT-LAMP betrugen 85,9 % (95 %-KI 77,8–94,0 %) bzw. 99,5 % (98,7–100 %). Die Leistungen waren bei symptomatischen und asymptomatischen Teilnehmern ähnlich. Darüber hinaus wurden genetische Varianten von SARS-CoV-2 analysiert und während des Studienzeitraums wurde keine dominante Mutation in der RT-LAMP-Primerregion beobachtet. Wir haben gezeigt, dass dieser RT-LAMP-Test an selbst gesammeltem Speichel für den Nachweis von SARS-CoV-2 zuverlässig ist. Dieser einfache vernetzte Test mit optionaler automatischer Ergebnisübermittlung an die Gesundheitsbehörden ist einzigartig und eröffnet den Weg, berufliche und gesellschaftliche Ereignisse im realen Kontext des wirtschaftlichen Neustarts abzusichern.
Die Pandemie der Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) erfordert eine schnelle, genaue und skalierbare Diagnose, um die Ausbreitung der Krankheit zu verhindern und die Gesellschaft sicher wieder zu öffnen. Die quantitative Reverse-Transkription-Polymerase-Kettenreaktion (RT-qPCR) und der Antigennachweis sind die wichtigsten Diagnosemethoden für die Diagnose einer Infektion mit dem schweren akuten respiratorischen Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2), wobei RT-qPCR der validierte Goldstandard ist. Dieser Assay erfordert spezielle und teure Instrumente, geschultes Personal und begrenzte Reagenzien. RT-qPCR erfordert die RNA-Extraktion, was einen zeitaufwändigen Engpassschritt darstellt und normalerweise 24 Stunden nach der Probenentnahme Ergebnisse liefert.
RT-LAMP (Reverse Transcription Loop-mediated isothermal amplification) ist eine schnelle und tragbare Technologie, die weder hochqualifizierte Analytiker noch spezielle Instrumente erfordert (normalerweise ist nur eine Wärmequelle erforderlich), was diese Technologie zu einer Alternative zur RT-qPCR macht.
Nasopharyngeale (NP) und oropharyngeale (OP) Abstriche sind die am häufigsten verwendeten Proben für die Diagnose einer SARS-CoV-2-Infektion. Die Probenahme von NP- und OP-Abstrichen ist invasiv, schmerzhaft und setzt das medizinische Personal einer Kontamination aus1. Im Gegensatz dazu ist die Selbstentnahme von Speichel einfach, nicht-invasiv und besonders für Tests bei Kindern und älteren Menschen geeignet. Darüber hinaus erfordert die Speichelsammlung keine speziellen Materialien und macht die Verwendung persönlicher Schutzausrüstung überflüssig, was Zeit und Kosten spart. Da Speichelproben gut angenommen werden2,3, handelt es sich um eine geeignete Probe für Massen- und Heimtests.
Ebenso wurde SARS-CoV-2 in hoher Konzentration im Speichel symptomatischer und asymptomatischer Personen nachgewiesen und infiziert nachweislich auch Zielzellen4,5,6,7,8,9,10,11. Studien zum Vergleich von Speichel und NPS mithilfe von Nukleinsäureamplifikationstests (NAAT) zeigten Empfindlichkeiten zwischen 69,2 und 100 %5,6,8,12,13. Eine aktuelle Metaanalyse ergab, dass die diagnostische Genauigkeit von Speichel und NPS-NAAT ähnlich ist14.
Die weltweite Gesundheitssituation im Zusammenhang mit COVID-19 ist nach wie vor heterogen, was vor allem auf verschiedene Maßnahmen zur Bekämpfung der Pandemie, Ressourcen und Impfstrategien zurückzuführen ist15. Für die nächsten Monate wird die Strategie zur Wiedereröffnung und Wiederbelebung gesellschaftlicher und beruflicher Veranstaltungen von zentraler Bedeutung sein. Zusätzlich zur mittel-/langfristigen Überwachung der Pandemie ist das Testen der Bevölkerung nach wie vor wichtig, da die Impfimmunität und die natürliche Immunität unvollständig sind und die soziale Distanzierung flexibler ist16. Zu diesem Zweck suchen die Behörden neben kollektiven Überwachungsansätzen (zum Beispiel Abwassertests) nach individuellen Testsystemen mit höherer Akzeptanz und Effizienz in der Bevölkerung. Daher sind die idealen individuellen Virustestspezifikationen: (1) Schmerzlose und einfache Probenahme, um jegliche Abneigung der Bevölkerung gegenüber wiederkehrenden Tests zu vermeiden, (2) Einfach, schnell und kostengünstig, um ihn in sehr großem Maßstab und unter allen Bedingungen, auch ohne, einsetzbar zu machen spezialisierte Labore und Fachwissen, (3) sensibel und spezifisch, um Sicherheit zu gewährleisten und (4) in Echtzeit verbunden zu sein, um sofortige individuelle Informationen sowie Überwachung durch lokale oder nationale Behörden zu ermöglichen17. Dieser letzte Punkt ist von zentraler Bedeutung, um Veranstaltungen oder professionelle Anlagen für die Wiederaufnahme von Aktivitäten zu sichern. Die Entwicklung einer schnellen Speichel-RT-LAMP, die die meisten dieser Punkte für den SARS-CoV-2-Nachweis erfüllt, wäre ein Fortschritt bei der Einführung eines Point-of-Care-Tests, um Volkswirtschaften sicher wieder zu öffnen und zukünftige Ausbrüche zu verhindern.
In dieser Arbeit haben wir die diagnostische Leistung des Speichel-RT-LAMP-Schnelltests bei symptomatischen und asymptomatischen Personen im Rahmen eines ambulanten Screenings bewertet. Darüber hinaus haben wir auch gezeigt, dass der Speichel-RT-LAMP-Schnelltest für ambulante Tests geeignet ist und im Vergleich zum Goldstandard eine hohe Leistung erbringt.
Der zur Definition infizierter Personen verwendete klinische Referenzstandard war ein zusammengesetzter Referenztest (CRTest), definiert als positiver NP- und/oder positiver Speichel-RT-qPCR-Test. Wie bereits beschrieben18, galt ein RT-qPCR-Test als positiv für SARS-CoV-2, wenn der Zyklusschwellenwert (Ct) für mindestens ein Ziel < 35 war. Negative Personen mussten für beide Proben negativ sein und bildeten die negative Referenzgruppe.
Insgesamt nahmen 452 Personen an der Studie teil und Proben von 443 wurden analysiert (Abb. 1). Von den neun nicht eingeschlossenen Teilnehmern waren drei (0,67 %) nicht in der Lage, ausreichend Speichelvolumen bereitzustellen. Demografische und klinische Daten sind in Tabelle 1 aufgeführt. Das Geschlechterverhältnis zwischen Frauen und Männern betrug 1,46 und das Durchschnittsalter betrug 32,2 Jahre (SD ± 14,0). Mindestens ein Symptom wurde von 263 Teilnehmern (59,4 %) angegeben und 180 (40,6 %) waren völlig asymptomatisch. Die häufigsten Symptome waren Kopfschmerzen, Asthenie, Rhinorrhoe, Husten und Myalgie (Tabelle 1). Symptomatische Teilnehmer zeigten bei der Aufnahme nur leichte Symptome. Die Häufigkeit der Symptome wurde auch bei den negativen und positiven CRTest-Patienten analysiert (Tabelle 1). Sechs Symptome traten bei positiven Personen signifikant häufiger auf: Geruchs- und/oder Geschmacksstörungen, Fieber, Myalgie, Kopfschmerzen und Schwindel. Diese Symptome sind mit einer SARS-CoV-2-Infektion vereinbar.
Studienflussdiagramm. RT-LAMP, durch Reverse Transkriptionsschleife vermittelte isotherme Amplifikation; COVID, Coronavirus-Krankheit; TN, richtig negativ; FN, falsch negativ; TP, wahr positiv; FP, falsch positiv für Speichel-RT-LAMP.
Der RT-LAMP-Assay ist ein schneller, extraktionsfreier Speicheltest und das kolorimetrische Ergebnis kann sofort mit bloßem Auge oder automatisch mit der EasyCOV® Reader-Softwareanwendung abgelesen werden.
EasyCOV Reader® kann auf einem Tablet oder Smartphone verwendet werden, das optional mit dem Internet verbunden ist (über eine WIFI-, 4G- oder 5G-Verbindung). Das Testergebnis wird in einer Health Data Hosting (HDH)-kompatiblen Datenbank gespeichert und kann an das übertragen werden Sanitärbehörden. Bei Bedarf können gleichzeitig weitere Daten wie Patientenidentifikationsnummer, Datum, Uhrzeit und geografischer Standort des Tests erfasst und gespeichert werden.
Laut CRTest waren 71 Personen positiv (Prävalenz 16,0 %) (Tabelle 2). RT-LAMP identifizierte 61 (85,9 %) der positiven Proben. Zehn positive Personen im CRTest wurden durch Speichel-RT-LAMP falsch diagnostiziert. Sechs von ihnen zeigten einen Speichel-RT-qPCR-Ct-Wert ≥ 31 und negative NP-RT-qPCR-Ergebnisse, während die anderen vier bei der NP-RT-qPCR positiv (Ct-Werte zwischen 23 und 33) und negativ bei der Speichel-RT-qPCR waren. Von den 372 negativen Personen im CRTest hatten 370 ein negatives RT-LAMP. Die Sensitivität (Se) und die Spezifität (Sp) von RT-LAMP betrugen 85,9 % (95 %-KI 77,8–94,0) bzw. 99,5 % (95 %-KI 98,7–100) (Tabelle 3).
Unter den symptomatischen Teilnehmern (n = 263, 59,4 %) erkannte RT-LAMP 47 der 56 positiven Probanden (Se = 83,9 %, 95 %-KI 74,3–93,6) (Tabellen 2 und 3). Zwei der 207 Probanden mit negativen Symptomen waren positiv durch Speichel-RT-LAMP (Sp = 99,0 %, 95 %-KI 97,7–100) (Tabellen 2 und 3).
Von den asymptomatischen Teilnehmern (n = 180, 40,6 %) waren laut CRTest 15 Probanden (8,3 %) positiv. Nur ein Proband war nicht übereinstimmend, mit einem positiven CRTest und einem negativen Speichel-RT-LAMP. Alle anderen Probanden hatten übereinstimmende Ergebnisse zwischen EasyCOV® und dem Standard-Referenztest. Die Leistungen betrugen daher Se = 93,3 % (95 %-KI 80,7–100) und Sp = 100 % (95 %-KI 100–100) (Tabellen 2 und 3).
Die Empfindlichkeit des RT-LAMP wurde durch Variation der Grenzwerte der NP- oder Speichel-RT-qPCR-Ct-Werte (30 bis 35) berechnet, die zur Bestimmung positiver Personen verwendet wurden (Abb. 2A). Die RT-LAMP-Sensitivität war mit den Speichel-RT-qPCR-Ct-Werten assoziiert (R2 = 0,92) (die Sensitivität betrug 100 %, wenn der Ct-Grenzwert < 31 (n = 52) war). Im Vergleich zur NP RT-qPCR lag die Sensitivität der RT-LAMP dagegen zwischen 87 % (Ct-Wert-Grenzwert < 35) und 89 % (Ct-Wert < 30 (R2 = 0,61)).
(A) Empfindlichkeit der Speichel-RT-LAMP, bewertet anhand der NP- und Speichel-RT-qPCR-Ct-Werte. Ct-Grenzwerte geben den Infektionsstatus von Personen an, die als positiv/negativ gelten. Punkte zeigen die Empfindlichkeit (%) von RT-LAMP gegenüber Speichel-RT-qPCR (R2 = 0,92). Dreiecke zeigen die Empfindlichkeit (%) von Speichel-RT-LAMP im Vergleich zu NP RT-qPCR (R2 = 0,61). RT-qPCR, quantitative Reverse-Transkription-Polymerase-Kettenreaktion; RT-LAMP, durch Reverse Transkriptionsschleife vermittelte isotherme Amplifikation; NP, nasopharyngeal; Sal, Speichel; Ct, Zyklusschwelle. (B) Vergleich des Ct-Werts zwischen NP und Speichel-RT-qPCR. Punkte stellen experimentell gemessene Ct-Werte der nasopharyngealen (X) und Speichel (Y) RT-qPCR dar. Positive konkordante Personen (positiv sowohl für NP als auch für Speichel-RT-qPCR) befinden sich in der unteren linken weißen Ecke. Negativ konkordante Personen (Ct-Wert ≥ 35 für NP und Speichel-RT-qPCR) befinden sich in der oberen rechten weißen Ecke. Nicht übereinstimmende Ergebnisse (negativ für eine Probe und positiv für die andere in RT-qPCR) werden in den grauen Zonen der Grafik angezeigt (NP+/Sal-; NP-/Sal+).
Speichel-RT-LAMP wurde auch mit RT-qPCR verglichen, die getrennt an NP- und Speichelproben durchgeführt wurde. Erstens erkannte RT-LAMP 35 Personen, die durch nasopharyngeale RT-qPCR nicht erkannt wurden, und übersah 4 Personen, die durch NP RT-qPCR erkannt wurden (Ergänzungstabelle S1). Sensitivität und Spezifität betrugen 87,1 % (95 %-KI 75,3–98,9) bzw. 91,5 % (95 %-KI 88,8–94,2) (Tabelle 3).
Abschließend wurden die an denselben Speichelproben durchgeführten RT-LAMP- und RT-qPCR-Methoden verglichen (Ergänzungstabelle S2). Die Sensitivität von RT-LAMP betrug 91,0 % (95 %-KI 84,2–97,9) und die Spezifität 99,5 % (95 %-KI 98,7–100) (Tabelle 3).
Nach dem Ausschluss von zwei Patienten mit nicht schlüssigen NP-RT-qPCR-Ergebnissen zeigte Gwets AC1, dass beide RT-qPCR-Methoden mit einer Übereinstimmung von 87,3 % (95 % KI, 83,3–91,3 %) übereinstimmen: 371/441 Teilnehmer waren negativ und 27/441 waren für die beiden Proben positiv (Ergänzungstabelle S3). Bei 43 Teilnehmern (10 %) wurden abweichende Ergebnisse zwischen NP- und Speichelproben beobachtet (Abb. 2B). Die mindestens 15 Tage nach RT-qPCRs (n = 5) durchgeführte serologische Analyse, das Vorhandensein von Symptomen, die mit einer SARS-CoV-2-Infektion und Viruslast vereinbar sind, deutete stark darauf hin, dass es sich bei den diskordanten Fällen um infizierte Fälle handelte (Ergänzungstabelle S4). Positive Teilnehmer, die mit jedem Assay identifiziert wurden (NP RT-qPCR, Speichel-RT-qPCR und RT-LAMP), werden in einem Venn-Diagramm dargestellt (ergänzende Abbildung S1).
Regelmäßige In-silico-Alignments der Zielregion des RT-LAMP-Tests mit vorkommenden Stammgenomsequenzen ermöglichen die Identifizierung einer möglichen Verringerung der Empfindlichkeit von Diagnosetests.
Wir haben die potenzielle Wirkung charakteristischer Mutationen der verschiedenen SARS-CoV-2-Besorgniserregenden Varianten (VOC) oder interessierenden Varianten (VOI) getestet, die von der WHO definiert wurden (https://www.who.int/en/activities/tracking-SARS). -CoV-2-Varianten) zum Nachweis von Viren durch unseren Assay (Tabelle 4). In-silico-Analysen wurden durchgeführt, indem die sechs im Test verwendeten RT-LAMP-Primer mit allen bekannten Varianten abgeglichen wurden. Eine In-vitro-Bestätigung wurde auch für die Varianten P1, B1.1.7 und B1.351 durchgeführt (Manuskript in Vorbereitung). Für die Varianten B.1.1.7, B.1.351, C.37, P.1 und den größten Teil von B.1.617.2 (mit Ausnahme der beiden Abstammungslinien AY.25 und AY) wurde keine dominante Mutation in den RT-LAMP-Primer-Annealing-Regionen beobachtet .34). Es wurden vier Varianten beobachtet, die Mutationen mit besorgniserregender Prävalenz aufwiesen. Die mutierten VOCs AY.25 (Hauptmutation 26107G > C) und AY.34 (Hauptmutation 26109G > A) sowie die VOIs B.1.621 und ihre Nachkommenlinie B.1.621.1 (26158_26161del) zeigten eine Prävalenz von 6,1 %, 0,3 % bzw. 0,2 % aller sequenzierten Exemplare weltweit, die zwischen Juli und Oktober 2021 beprobt wurden (aktualisiert am 10. November 2021).
SARS-CoV-2 wird in verschiedenen menschlichen Proben nachgewiesen, aber keiner der diagnostischen Tests ist ideal für das Massenscreening auf COVID-1919,20,21. Angesichts der hohen Spezifität des bestehenden RT-qPCR zum Nachweis von SARS-CoV-2 ist es relevant, eine Person als infiziert zu betrachten, wenn ein RT-qPCR-Test unabhängig von der Probe positiv ist18,22. Da nachweislich NP- und Speichel-RT-qPCR-Technologien komplementär sind14, haben wir einen zusammengesetzten Referenztest (CRTest) definiert, um die diagnostischen Leistungen des RT-LAMP-Assays zu bewerten.
EasyCOV® ist ein schneller, extraktionsfreier und vernetzter RT-LAMP-Speicheltest zum Nachweis von SARS-CoV-2, der zu Beginn der Pandemielast23 entwickelt wurde. Die Mobil-/Tablet-Anwendung EasyCOV Reader® interpretiert die Ergebnisse des RT-LAMP-Assays (positiv/negativ) und übermittelt sie direkt an die Gesundheitsbehörden. Darüber hinaus ermöglicht diese Anwendung die gleichzeitige Speicherung anderer Daten (z. B. Farbparameter der Flüssigkeitsprobe, Name des Patienten, Datum und Uhrzeit des Tests, Chargennummer des Tests, Seriennummer des Geräts, das den Test durchgeführt hat, GPS-Position von am Prüfort). Diese Daten können in Ländern oder Regionen verwendet werden, um eine Karte der geografischen Verteilung der Pandemie zu erstellen. Darüber hinaus ermöglicht die Verfolgung dieser Daten im Zeitverlauf eine epidemiologische Bewertung der geografischen und zeitlichen Entwicklung der Pandemie.
Im Vergleich zum CRTest in unserem ambulanten Screening-Kontext zeigte dieser RT-LAMP-Assay eine gute Leistung (Se = 85,92 % und Sp = 99,46 %) bei der Gesamtpopulation sowie bei symptomatischen und asymptomatischen Personen. Diese Leistungen liegen in der gleichen Größenordnung wie die der meisten SARS-CoV-2-Diagnosetests, einschließlich NP RT-qPCR19,20. Im Vergleich dazu ergab eine aktuelle Metaanalyse eine gepoolte Speichel-NAAT-Sensitivität von 83,2 % und eine Spezifität von 99,2 %14. Der EasyCOV® RT-LAMP-Test wurde kürzlich auch von LeGoff und Mitarbeitern mit NP-RT-PCR, Speichel-RT-PCR und NP-Antigentests verglichen21. In dieser Studie berichteten die Autoren über eine Sensitivität und Spezifität von 34 % (95 %-KI 26–44) bzw. 97 % (95 %-KI 96–98). Ihre Ergebnisse unterschieden sich erheblich von unseren.
Die von LeGoff und seinen Mitarbeitern durchgeführten Arbeiten wurden ebenfalls in Frankreich durchgeführt, jedoch einige Monate später als unsere, und die Prävalenz positiver Teilnehmer war in den beiden Studien mit dem NP RT-qPCR-Test ähnlich (7 % für beide Studien)21. Wenn andererseits Speichel als Probe verwendet wurde, war die von LeGoff festgestellte Prävalenz im Vergleich zu unserer klinischen Studie deutlich niedriger (9 % und 5 % gegenüber 15,2 % und 14,2 %) unter Verwendung von Speichel-RT-qPCR bzw. Speichel-RT-LAMP . Diese Diskrepanzen sollten entweder durch eine fehlerhafte Speichelverarbeitung oder durch Unterschiede in den Protokollen für die RT-qPCR- und RT-LAMP-Assays erklärt werden. Im Vergleich zu unserer Studie gibt es zwei entscheidende methodische Unterschiede in der LeGoff-Studie. Die Autoren verwendeten negative und positive Kontrollen für jeden RT-qPCR-Lauf, führten jedoch keinerlei Kontrolle bei der Verwendung des RT-LAMP-Assays durch. In unserer hier vorgestellten Arbeit haben wir für jede Analyse systematisch Positiv- und Negativkontrollen verwendet, die die korrekte Verwendung bzw. korrekte Lagerung des RT-LAMP-Tests validieren.
Außerdem haben LeGoff et al. berichteten, dass das Ergebnis des RT-LAMP-Tests mit einem pH-empfindlichen Reagenz durchgeführt wurde21. Tatsächlich wird in den Spezifikationen des EasyCOV® RT-LAMP-Assays ausdrücklich erwähnt, dass die Verwendung des Interkalationsreagenzes SYBR Green erforderlich ist, um das Vorhandensein der Amplifikate im Reaktionsgefäß auch für die kolorimetrische Auslesung aufzudecken. LeGoff et al. Lesen Sie durch visuelle Beobachtung die Färbung des Röhrchens nach der Reaktion ab, während wir die spezielle Smartphone-/Tablet-Anwendung EasyCOV Reader® verwendeten, die von den Herstellern vorkonfiguriert ist, um jede bekannte subjektive Interpretation der Anzeige abhängig vom Licht des Raums und der Umgebung zu vermeiden Operator. EasyCOV Reader® wurde entwickelt, um eine objektive Interpretation der Ergebnisse des RT-LAMP-Tests zu ermöglichen.
SARS-CoV-2 weist eine moderate Mutationshäufigkeit auf24,25,26. Im Laufe der Evolution überwiegen einige Varianten in menschlichen Populationen (z. B. „UK-Variante“-Linie B.1.1.7) und geben Anlass zu weit verbreiteter Besorgnis27,28,29. Genetische Varianten können zu falsch negativen SARS-CoV-2-Molekulartests führen, wenn Mutationen in den Zielregionen der Primer oder Sonden der Diagnosetests auftreten. Wir haben die Häufigkeit sequenzierter Varianten in Frankreich und auf der ganzen Welt ausgewertet, die Mutationen in der Annealing-Region der RT-LAMP-Primer während des Untersuchungszeitraums von LeGoff und unseren Mitarbeitern aufwiesen. Es wurde keine dominante Mutation beobachtet und unsere Analyse zeigt, dass zwischen Mai 2020 und Februar 2021 in Frankreich 91,9 bis 99,1 % aller sequenzierten Proben 100 % Identität mit der Zielsequenz der RT-LAMP-Primer aufwiesen und weltweit 95,0 bis 97,1 % (Ergänzung). Tabelle S6). Darüber hinaus ermöglicht die kontinuierliche Überwachung die Bewertung der Fähigkeit von EasyCOV®, die neu auftretenden Stämme von SARS-CoV-2 zu erkennen. Vier kürzlich mutierte Varianten (AY.25, AY.34, B.1.621 und B.1.621.1) weisen Mutationen in der Region auf, auf die RT-LAMP-Primer abzielen, aber zusammen machten sie nur 6,6 % aller sequenzierten Proben in gesammelten Proben aus die letzten vier Monate.
Verschiedene andere RT-LAMP-Tests mit Extraktions-/Reinigungsschritten wurden zum Nachweis von SARS-CoV-230,31,32,33 entwickelt. Ihre Empfindlichkeiten gegenüber NPS-Proben entsprachen denen von RT-qPCR30,31,32. Nagura-Ikeda et al.34 verglichen sechs verschiedene NAATs (einschließlich eines RT-LAMP) und einen Antigentest mit selbst gesammeltem Speichel von Krankenhauspatienten. Die Sensitivität der ausgewerteten Tests zum SARS-CoV-2-Nachweis betrug 50,5 bis 81,6 % (70,9 % durch RT-LAMP) mit NAATs und 11,7 % mit dem Antigentest. Yokota et al.8 führten eine Massenscreening-Studie an asymptomatischen Personen durch. Der Speichel wurde sowohl mit RT-qPCR als auch mit RT-LAMP analysiert. Mit Ausnahme von vier Proben, die mit RT-LAMP negativ und mit RT-qPCR positiv getestet wurden (Ct-Werte zwischen 36,0 und 37,3), zeigten die beiden Techniken eine gute Übereinstimmung.
Darüber hinaus ergab eine aktuelle Metaanalyse eine hohe gepoolte Sensitivität für Antigen-Schnelltests (Ag-RDTs) bei Verwendung von NP-Proben und einen Ct-Cutoff für RT-qPCR < 30 (79,90 % (95 %-KI 70–87). Für Speichelproben betrug die gefundene gepoolte Sensitivität 37,9 % (95 % CI 12–74), unabhängig vom Ct-Cutoff, der für den Referenzstandard RT-qPCR35 verwendet wurde. Trotz der Schnelligkeit und der geringen Kosten von Ag-RDTs waren die beobachteten Leistungen in der Die Metaanalyse war im Vergleich zu EasyCOV® geringer und die NP-Probenahme ist immer noch erforderlich, damit Ag-RDTs auch nur moderate diagnostische Leistungen erzielen.
Wir haben die Speichel-RT-LAMP auch separat mit den Speichel-RT-qPCRs verglichen. Der RT-LAMP-Test weist im Vergleich zur Speichel-RT-qPCR gute Leistungen auf und seine Sensitivität war mit dem Ct-Wert-Grenzwert in der Speichel-RT-qPCR verbunden. Die sechs mittels RT-LAMP falsch diagnostizierten Probanden wiesen Ct-Werte ≥ 31 auf, was die höhere LOD (Nachweisgrenze) des RT-LAMP im Vergleich zum RT-qPCR widerspiegelt. Unsere Ergebnisse bestätigten frühere Ergebnisse zum Vergleich der Speichel-RT-LAMP- und RT-qPCR-Leistungen und zeigten ähnliche Leistungen zwischen den beiden Methoden36,37,38,39.
Im Vergleich zur reinen nasopharyngealen RT-qPCR zeigte die RT-LAMP eine schwächere Spezifität und einen geringeren PPV, was darauf zurückzuführen ist, dass die negativen Personen durch die NP-RT-qPCR falsch klassifiziert, aber auch durch die Speichel-RT-qPCR als positiv erkannt wurden. Darüber hinaus war die Viruslast in NPS-Proben schwach mit der RT-LAMP-Empfindlichkeit verbunden, da keine Korrelation zwischen Speichel- und NP-RT-qPCR-Ct-Werten bestand (Spearman-Korrelation = 0,19), was auf unterschiedliche Speichel- und NPS-Viruslasten hindeutet und frühere Arbeiten bestätigt6,40.
Darüber hinaus analysierten wir 443 gepaarte Speichel- und NP-Proben mithilfe optimierter RT-qPCR-Protokolle, um die beiden unterschiedlichen Proben zu verarbeiten. Insgesamt waren 71 Personen positiv, von denen 43 nicht übereinstimmende Ergebnisse zwischen NP und Speichel-RT-qPCR aufwiesen. Die meisten (n = 39) wurden nur im Speichel positiv nachgewiesen, während sie in der NP RT-qPCR ohne Ct-Wert eindeutig negativ waren. Fünf Personen wurden einem serologischen Test unterzogen und alle waren positiv, was die Speichel-RT-qPCR-Ergebnisse bestätigte und auf eine Infektion bei der Probenahme hindeutete. Im Gegensatz dazu waren vier Teilnehmer nur in der NP RT-qPCR positiv. Bei drei von ihnen wurde das Vorhandensein der viralen RNA in geringen Mengen im Speichel beobachtet (Ct-Wert ≥ 35). Unterschiedliche Kinetiken der Virusreplikation in Speichel und NP wurden bereits beschrieben6,7. In unserer Studie hat NP RT-qPCR die Anzahl der positiven Fälle, die mithilfe von Speichel-RT-qPCR und Speichel-RT-LAMP erkannt wurden, weitgehend unterschätzt. Niedrige Empfindlichkeiten wurden ebenfalls früher gemeldet19,20 und könnten auf die Schwierigkeit der NPS-Probenahme zurückzuführen sein. Das Sammeln von Speichel ist im Gegensatz zu NP- oder OP-Abstrichen ein nicht-invasives und einfaches Verfahren. In der ambulanten Praxis hat der Einsatz von Speichel zum Nachweis von SARS-CoV-2 mehrere Vorteile. Es vermeidet Beschwerden für den Einzelnen, minimiert die Belastung des Gesundheitspersonals und wird von der Bevölkerung gut angenommen. Dementsprechend haben wir die Machbarkeit einer Speichelselbstprobenahme bei asymptomatischen oder leicht symptomatischen ambulanten Patienten gezeigt. Obwohl NPS die am häufigsten verwendete Probenahmemethode ist, hat sich Speichel in mehreren anderen Studien als zuverlässige Probe für den Nachweis von SARS-CoV-2 erwiesen6,8,9,11,21,32,41,42,43 und unsere Ergebnisse zeigten dies dass Speichel bei der COVID-19-Diagnose mittels RT-qPCR im Vergleich zu NPS eine bessere Leistung erbringt.
Die Schnelligkeit, Einfachheit und Leistung des RT-LAMP EasyCOV®, kombiniert mit der Akzeptanz der Speichelprobenahme2,3, bestätigen die Verwendbarkeit (keine Notwendigkeit von Laboreinrichtungen) von extraktionsfreien Speichel-RT-LAMP-Tests für das SARS-CoV-2-Screening in eine Point-of-Care-Einrichtung. Die gesicherte Internetverbindung dieses Geräts ermöglicht die Echtzeitverwaltung von Menschenansammlungen im Zusammenhang mit gesellschaftlichen Veranstaltungen, Grenzkontrollen sowie Berufs- und Bildungseinrichtungen, in denen für den Zutritt zu kontrollierten Standorten ein negativer Test erforderlich wäre. Dieser Test wird bereits an Flughäfen und an Landesgrenzen sowie in Unternehmen zur Überprüfung von Arbeitgebern eingesetzt. Insgesamt zeigen unsere Ergebnisse, dass die schnelle Speichel-RT-LAMP eine operative Alternative für den SARS-CoV-2-Nachweis im Kontext einer sicheren wirtschaftlichen und sozialen Wiedereröffnung ist.
In dieser monozentrischen Diagnosestudie wurden prospektiv Erwachsene eingeladen, die zwischen dem 22. Mai und dem 7. Oktober 2020 mit COVID-19-kompatiblen Symptomen und/oder Kontaktfällen bestätigter COVID-19-Fälle in das COVID-19-Screening-Zentrum des Universitätsklinikums Montpellier kamen teilnehmen.
Symptome, Risikofaktoren, Krankengeschichte und Behandlungen wurden anhand eines selbst ausgefüllten Fragebogens unter Aufsicht eines Arztes informiert. Ein Teilnehmer galt als asymptomatisch, wenn zum Zeitpunkt der Probenahme keine Symptome festgestellt wurden.
Die Teilnehmer wurden aufgefordert, selbst 2 ml Speichel durch Speicheln in einem 50-ml-Polystyrolröhrchen zu sammeln und führten dann gleichzeitig eine obligatorische NPS-Probenahme durch eine ausgebildete Krankenschwester durch. Speichelproben wurden sofort bei 4 °C gelagert und innerhalb von 3 Stunden an das Forschungslabor Sys2Diag geschickt. Bei Sys2Diag wurde jede Probe in zwei neue Röhrchen aufgeteilt und in zwei verschiedene Laborräume zur RT-qPCR- und RT-LAMP-Analyse geleitet. Dabei folgten unabhängige Biologen, die nicht über den Infektionsstatus der Teilnehmer und die Ergebnisse informiert waren, und folgten dabei den internationalen Laborrichtlinien von NP RT-qPCR. NPS wurden in 1 ml Virustransportmedium (VTM) abgegeben und die Proben wurden von unabhängigen, verblindeten Virologen im Krankenhaus mittels RT-qPCR getestet.
Die Studie und alle nachfolgenden Änderungen wurden am 3. April 2020 von einer französischen Ethikkommission (CPP-Ile de France XI) genehmigt. Die Studie wurde unter www.clinicaltrials.gov (NCT04337424) registriert. Alle Methoden wurden in Übereinstimmung mit den relevanten Richtlinien und Vorschriften durchgeführt. Alle Teilnehmer unterzeichneten vor der Teilnahme eine Einverständniserklärung.
Vor der RNA-Extraktion wurden 200 µL der mit VTM ergänzten Proben durch Mischen mit 200 µL ATL-Lysepuffer (Qiagen) inaktiviert. RNA-Extraktionen wurden an 200 µL inaktivierter Proben durchgeführt und die Experimente wurden mit drei verschiedenen Verfahren durchgeführt, je nach Verfügbarkeit im Universitätsklinikum: (1) Extraktion auf dem Alinity m-System (Abbott) unter Verwendung des Alinity m Sample Prep Kit 2, Alinity m Lysis Solution und Alinity m Diluent Solution (Abbott), gefolgt von RT-qPCR auf dem Alinity m System unter Verwendung des proprietären Alinity m SARS-CoV-2 AMP Kit, das auf RdRp- und N-Gene abzielt; (2) Automatische Extraktion auf einer Starlet-Plattform (Hamilton) unter Verwendung des Starmag 96 Universal-Kits (Seegene), gefolgt von RT-qPCR, die auf die RdRp-, E- und N-Virusgene abzielt, auf einem CFX 96 (Biorad) unter Verwendung des Allplex 2019-nCov-Assay-Kits (Seegene); (3) Die Extraktion auf MGISP-NE32 (MGI) wurde mit dem MGIEasy Nucleic Acid Extraction Kit (MGI) durchgeführt, gefolgt von RT-qPCR auf einem LightCycler480 (Roche) unter Verwendung von Echtzeit-Fluoreszenz-RT-PCR (RdRp-Sonde) (BGI). oder das RT-PCR Argene SARS-CoV2 R-Gen-Kit (N- und RdRp-Sonden) (BioMérieux).
Die RNA-Extraktion aus Speichel wurde wie zuvor beschrieben durchgeführt23. Kurz gesagt, die Proben wurden 30 Minuten lang bei Raumtemperatur in Gegenwart von DTT (10 mM) behandelt. Anschließend wurde die RNA-Extraktion mit dem Nucleospin Dx Virus Kit (Macherey Nagel) durchgeführt. 2 μl gereinigte RNA wurden zu Invitrogen Superscript III Platinium One Step Reaction Mix (#11.732.020) gegeben, der 1X Reaktionsmix, MgSO4 (0,8 mM), einen DNA-Primermix für zwei RdRp-Ziele (IP2 und IP4), enthielt. Primer und Sonden (nCoV_IP2 und nCoV_IP4) wurden entwickelt, um auf das RdRp-Gen abzuzielen, das sich über nt 12.621–12.727 und 14.010–14.116 erstreckt (Positionen gemäß SARS-CoV, NC_004718)44. Die Echtzeiterkennung und die Temperaturwechselbedingungen waren identisch mit den zuvor beschriebenen23. Speichelproben wurden dreifach analysiert und die RT-qPCR-Ct-Werte waren der Mittelwert dieser Ergebnisse. Das Fehlen einer Amplifikation bei Replikaten wurde als Ct = 40 ausgedrückt, was dem mit unserer Methode erhaltenen Maximalwert entspricht.
Der schnelle Direktnachweis von SARS-CoV-2 durch RT-LAMP wurde mit EasyCOV® (SkillCell) gemäß den Anweisungen des Herstellers durchgeführt. Kurz gesagt besteht der 40-Minuten-Test aus drei einfachen Schritten: Zunächst werden 200 µL Speichel in Röhrchen eins gegeben und zur Vorbehandlung 10 Minuten lang bei 80 °C inkubiert. Dann werden 3 µL aus Röhrchen eins in Röhrchen zwei überführt, das den RT-LAMP-Reaktionsmix für die virale RNA-Amplifikation enthält. Röhrchen zwei wird 30 Minuten lang bei 65 °C inkubiert. Ein kolorimetrisches Sofortergebnis wird nach Zugabe von 1 µL Offenbarungsreagenz in Röhrchen zwei erhalten. Positive Proben für SARS-CoV-2 werden gelb, während negative Proben orange bleiben. Die endgültige Farbe wird mit bloßem Auge abgelesen oder automatisch von der EasyCOV® Reader-Anwendung (VOGO, Frankreich) interpretiert, die das Ergebnis in einer gesundheitsgesicherten Online-Datenbank anzeigt und aufzeichnet.
Für jedes Experiment führten wir Positiv- und Negativkontrollen unter Verwendung einer synthetischen SARS-CoV-2-RNA (CODEX DNA, SC2-RNAC0500), gut charakterisierten positiven und negativen Speichelproben und einer Kontrolle ohne Vorlage (H2O) durch.
Die Robustheit des Speichel-RT-LAMP-Tests wurde bewertet. Die Reproduzierbarkeit des Experiments wurde durchgeführt, indem jede klinische Probe dreifach getestet wurde. Die Sensitivität wurde auch mit einer ersatzlosen Zufallsstichprobe der dreifachen Tests unter Verwendung der Bootstrap-Methode (5000 Stichprobentests) berechnet (Tabelle S5). Die mit Bootstrap (Ergänzungstabelle S5) oder Einzelpunktanalysen (Daten nicht gezeigt) erzielten Leistungen waren denen ähnlich, bei denen mindestens zwei von drei Replikaten als positiv betrachtet wurden. Um die Reproduzierbarkeit des RT-LAMP-Tests zu gewährleisten, wurden 30 Probanden nach dem Zufallsprinzip gebeten, gleichzeitig zweimal Proben in zwei separaten Röhrchen zu nehmen. Jede Probe wurde separat analysiert und die Rohkonkordanz zwischen den beiden Proben betrug 96,9 % (Daten nicht gezeigt).
EasyCOV Reader® ist eine mobile Geräteanwendung (iOS/Android), die die Interpretation der EasyCOV®-Ergebnisse unterstützt. Am Ende des Tests wird das farbige Röhrchen zwei von einem Bediener mithilfe der Anwendung fotografiert. Die Software bestimmt automatisch die Position der Flüssigkeitsprobe im Röhrchen und die Position des Röhrchens auf der Referenzschablone. Ausgehend von einer kolorimetrischen Analyse basierend auf dem HSV-Raum (Farbton, Sättigungswert) der Fluidprobe (zum Patent angemeldet) und unter Berücksichtigung der Helligkeitsparameter liefert die Software ein sofortiges Ergebnis (Virus erkannt/Virus nicht erkannt). EasyCOV Reader® zeichnet Patienteninformationen auf und registriert das Bild von Schlauch zwei. Das Ergebnis wird in Echtzeit angezeigt und in einer gesicherten Online-Datenbank aufgezeichnet. Dann kann jede autorisierte Stelle auf einen Echtzeit-Desktop zugreifen, um die Ergebnisse ambulanter Tests zu überwachen.
Die Sequenzen der Genome der SARS-CoV-2-Variante wurden mit ihren Metadaten am 02. November 2021 aus der Datenbank GISAID45 heruntergeladen. Anschließend wurden die Genome mit der Software MUMmer4 (Version 4.0.0 Release Candidate 1) mit den EasyCOV-Primern abgeglichen. Für jedes Primer/Genom-Paar wurde die größere Ausrichtung beibehalten. Die Ausrichtungsdaten und Metadaten wurden mit Bash- (Version 5.0.3) und Python-Skripten (Version 3.7.3) zusammengeführt. Schließlich war es mit einem R-Skript (Version 4.0.5) möglich, interessierende Genome zu isolieren; solche aus Varianten des Homo sapiens, mit hoher Abdeckung (weniger als 1 % der Ns) und vollständig (mit mehr als 29 kb). Es war auch möglich, für jeden Monat Genome von Interesse zu identifizieren, die ohne Fehlpaarung oder Insertion oder Deletion mit den Primersequenzen voller Länge an den erwarteten Positionen übereinstimmen.
Die Sensitivität von NP RT-qPCR für den SARS-CoV-2-Nachweis wurde auf 71 % geschätzt19,20. Unter Berücksichtigung einer Sensitivität für die RT-LAMP von 70 % und einer Genauigkeit von ± 10 % des 95 %-Konfidenzintervalls (KI) haben wir berechnet, dass 80 Teilnehmer, die positiv auf eine SARS-CoV-2-Infektion getestet wurden, eingeschlossen werden mussten. Bei einer geschätzten Prävalenzrate von 15 % im Screening-Zentrum unserer Universitätsklinik strebten wir daher die Rekrutierung von etwa 533 Personen an.
Die Werte wurden als Mittelwert + /− Standardabweichung (SD) für kontinuierliche Variablen und als Zahl mit Prozentsätzen für kategoriale Variablen ausgedrückt. Vergleiche der klinischen Merkmale zwischen positiven und negativen Patienten wurden mit Student- oder nichtparametrischen Tests (Wilcoxon-Mann-Whitney, WMW) für kontinuierliche Variablen und mit dem Chi-2-Test für kategoriale Variablen durchgeführt.
Die Leistung der diagnostischen Tests wurde anhand ihrer Sensitivität (Se) und Spezifität (Sp) mit ihrem 95 %-Konfidenzintervall bewertet. Die Sensitivität war der Anteil der positiven Indextests in der infizierten Population und die Spezifität der Anteil der negativen Indextests in der nicht infizierten Population, entsprechend der Referenzdiagnose. Da unsere Studie in einem realen Screening-Kontext durchgeführt wurde, wurden für den Indextest auch die positiven und negativen Vorhersagewerte mit ihrem 95 %-KI berechnet. Die Genauigkeit (richtig positive plus wirklich negative Fälle dividiert durch die Gesamtzahl der Teilnehmer) wurde ebenfalls angegeben. Die Untergruppenanalyse wurde entsprechend dem Vorhandensein/Fehlen von Symptomen durchgeführt.
Die Konkordanz zwischen nasopharyngealer und Speichel-RT-qPCR wurde durch Berechnung des Gwet-Übereinstimmungskoeffizienten (AC1) bewertet, da positive und negative Verteilungen unausgeglichen waren. Alle Statistiken wurden mit SAS Enterprise Guide, v7.3 (SAS Institute Inc, Cary, NC, USA) erstellt.
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Referenzen herunterladen
Wir danken Nicolas Doll und dem gesamten NEB France-Team von New England Biolabs für technische Unterstützung, Caroline Goujon und Ana-Luiza Valadão für hilfreiche wissenschaftliche Diskussionen, Victor Petit, Sofia El Annabi, Alexandre Lassaigne von Skillcell, Patrick Collet, Yann Pichot und Marine Bittel von TRONICO, Marc Delmas von PMB, Pascaline Dubs, Guillaume Rochet von CNRS für technische Diskussionen, Entwicklungen und freundliche Unterstützung, Catherine Isel-Griffiths und Valérie Macioce für das Korrekturlesen des Manuskripts, Thérèse Galindo und Sys2diag-Mitglieder für ihre tägliche Unterstützung bei solch komplizierten Situationen Zeitraum. Wir danken den Studienteilnehmern und allen Mitarbeitern des klinischen Forschungsteams (Charlotte Kaan, Maelle Dereure, Hugues Chevassus, Philippe Géraud, Laura Crantelle und Kollegen) sowie CAPES/COFECUB für Praktikumsstipendien für CRR und RMS
Diese Studie wurde von SkillCell, dem Centre National de Recherche Scientifique und der Region Okzitanien unterstützt.
Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen: Francisco Santos Schneider, Laurence Molina und Marie-Christine Picot.
Diese Autoren haben diese Arbeit gemeinsam betreut: Franck Molina und Jacques Reynes.
Sys2Diag UMR9005 CNRS ALCEN, Cap Gamma, Parc Euromédicine, 1682 rue de la Valsière, CS 40182, 34184, Montpellier, CEDEX 4, Frankreich
Francisco Santos Schneider, Laurence Molina, Nicolas L'Helgoualch, Julien Espeut, Pierre Champigneux, Mellis Alali, Julie Baptiste, Lise Cardeur, Martin Davy, Benjamin Dubuc, Hugo Fenech, Raissa Medina Santos, Alimata Ouedraogo, Alexandra Prieux Lejeune, Marine Quenot, Francisco Checa Robles, Carolina Rodrigues Rego, Nicolas Salvetat, Charline Trento, Diana Vetter und Franck Molina
SkillCell, Montpellier, Frankreich
Francisco Santos Schneider, Julien Esppeut, Julie Baptiste, Martin Davy und Alexandra Prieux Lejeune
Abteilung für klinische Forschung und Epidemiologie, Abteilung für medizinische Information, Universitätsklinikum Montpellier, Universität Montpellier, Montpellier, Frankreich
Marie-Christine Picot & Grégory Marin
INSERM Center Investigation Clinique 1411, Universitätsklinikum, Montpellier, Frankreich
Marie-Christine Picot & Florence Galtier
Vogo, Montpellier, Frankreich
Christophe Carniel, Daniel Dedisse und Pierre Keiflin
PCCEI, Universität Montpellier, INSERM, EFS, Universität Antilles, Montpellier, Frankreich
Vincent Foulongne
CEA, INRAE, Abteilung für Arzneimittel und Gesundheitstechnologien (DMTS), Universität Paris-Saclay, SIMoS, Gif-sur-Yvette, Frankreich
Carole Fruchart Gaillard
Abteilung für Infektionskrankheiten, Universitätsklinikum Montpellier, Montpellier, Frankreich
Alain Makinson, David Morquin und Jacques Reynes
TransVIHMI, IRD, INSERM, Universität Montpellier, Montpellier, Frankreich
Alain Makinson, David Morquin und Jacques Reynes
Abteilung für Biochemie und Immunologie, Institut für Biowissenschaften, Bundesuniversität Minas Gerais, Belo Horizonte, Brasilien
Raissa Medina Santos & Carolina Rodrigues Rego
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FSS, LM und MCP fungierten als Co-Erstautoren und trugen gleichermaßen zur Arbeit bei. FM und JR trugen gleichermaßen zur Arbeit bei. Studienkonzept und -design: FSS, LM, MCP, FG, FM und JR Erfassung, Analyse oder Interpretation von Daten: Alle Autoren. Verfassen des Manuskripts und kritische Überarbeitung des Manuskripts für wichtige intellektuelle Inhalte: FSS, LM, MCP, NLH, JE, PC, FM und JR Statistische Analyse: FSS, LM, MCP, CC, DD, GM, PK, FCR, Die NS-Autoren FM und JR hatten vollen Zugriff auf alle Daten der Studie und übernehmen die Verantwortung für die Integrität der Daten und die Genauigkeit der Datenanalyse. Alle Autoren haben das endgültige Manuskript gelesen und genehmigt.
Korrespondenz mit Franck Molina.
FSS, JE, JB und MD sind Mitarbeiter von SkillCell. CC, DD und PK sind als Erfinder in einer anhängigen Patentanmeldung für EasyCOV® Reader aufgeführt und halten Anteile an Vogo. APL ist CEO von SkillCell und hält Anteile an Alcen, der Muttergesellschaft von SkillCell. FM ist als Erfinder einer anhängigen Patentanmeldung zum diagnostischen Einsatz von EasyCOV® aufgeführt und hält Anteile an SkillCell. Die anderen Autoren erklären keinen Interessenkonflikt.
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Nachdrucke und Genehmigungen
Schneider, FS, Molina, L., Picot, MC. et al. Leistungen des schnellen und vernetzten Speichel-RT-LAMP-Diagnosetests für eine SARS-CoV-2-Infektion im ambulanten Screening. Sci Rep 12, 2843 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-04826-7
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Eingegangen: 17. November 2021
Angenommen: 22. Dezember 2021
Veröffentlicht: 18. Februar 2022
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-04826-7
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