march 2020 • Journal of Clinical Microbiology

Improved molecular diagnosis of COVID-19 by the novel, highly sensitive and specific COVID-19-RdRp/Hel real-time reverse transcription-polymerase chain reaction assay validated in vitro and with clinical specimens

Jasper Fuk-Woo Chan, Cyril Chik-Yan Yip, Kelvin Kai-Wang To, Tommy Hing-Cheung Tang, et al.

DOI: 10.1128/JCM.00310-20

Key message

Do estudo realizado, o teste diagnóstico po RdRp/Hel foi o mais sensível e específico para deteção de SARS-CoV-2, inclusivé quando comparado com o RdRp-P2, independentemente da amostra ser do trato respiratório ou outro tipo de material biológico.

Analysis

Population

15 Doentes adultos em Hong Kong, com sintomas do tracto respiratório alto e/ou baixo, com resultado positivo para COVID19.

Method

Intervenção: realização de análise por RT-PCR nas suas três vertentes: RdRp/helicase (Hel), spike (S) e Nucleocapside (N). Testaram 273 amostras biológicas (120 das vias respiratórias e 153 de outros tecidos) resultantes 15 doentes com doença confirmada a COVID-19, incluindo aspirado/esfregaço nasofaríngeo, esfregaço orofaríngeo, expectoração testados como positivos por método RdRp-P2.

Results

Entre as 273 amostras colhidas dos 15 doentes, 77 (28.2%) foram positivas por análise RdRp-P2. O novo método COVID-2019-RdRp/Hel foi positivo nas mesmas 77 amostras, ale´m de mais 42, perfazendo um total de resultados positivos de 43.6%, incluindo 29/120 (24.2%) amostras do trato respiratório e 13/153 (8.5%) amostras de outros tecidos, todos testados como negativo por RdRp-P2. A COVID-19-RdRp/Hel foi significativamente mais sensível que a RdRp-P2 para deteção do RNA do SARS-CoV-2 no aspirado/esfregaço da nasofarínge ou orofaringe, saliva e plasma. A sensibilidade de ambos os testes não foi diferente na expectoração ou fezes/esfregaço rectal. Para avaliação de reação cruzada foram comparados os testes COVID-19-RdRp/Hel e COVID-19-N para SARS-CoV, outros tipos de corona-virus humano e virus respiratórios. Não foi encontrada reação cruzada destes vírus neste ensaio. Por outro lado e ao contrário do previsto, o RdRp-P2 reagiu com o lisado cultural de SARS-CoV, enquanto que o COVID-19-RdRp/Hel, específico para SARS-CoV-2 foi negativo.

Abstract

On 31st December 2019, the World Health Organization was informed of a cluster of cases of pneumonia of unknown etiology in Wuhan, China. Subsequent investigations identified a novel coronavirus, now named as severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), from the affected patients. Highly sensitive and specific laboratory diagnostics are important for controlling the rapidly evolving SARS-CoV-2-associated Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) epidemic. In this study, we developed and compared the performance of three novel real-time RT-PCR assays targeting the RNA-dependent RNA polymerase (RdRp)/helicase (Hel), spike (S), and nucleocapsid (N) genes of SARS-CoV-2 with that of the reported RdRp-P2 assay which is used in >30 European laboratories. Among the three novel assays, the COVID-19-RdRp/Hel assay had the lowest limit of detection in vitro (1.8 TCID50/ml with genomic RNA and 11.2 RNA copies/reaction with in vitro RNA transcripts). Among 273 specimens from 15 patients with laboratory-confirmed COVID-19 in Hong Kong, 77 (28.2%) were positive by both the COVID-19-RdRp/Hel and RdRp-P2 assays. The COVID-19-RdRp/Hel assay was positive for an additional 42 RdRd-P2-negative specimens [119/273 (43.6%) vs 77/273 (28.2%), P<0.001], including 29/120 (24.2%) respiratory tract specimens and 13/153 (8.5%) non-respiratory tract specimens. The mean viral load of these specimens was 3.21×104 RNA copies/ml (range, 2.21×102 to 4.71×105 RNA copies/ml). The COVID-19-RdRp/Hel assay did not cross-react with other human-pathogenic coronaviruses and respiratory pathogens in cell culture and clinical specimens, whereas the RdRp-P2 assay cross-reacted with SARS-CoV in cell culture. The highly sensitive and specific COVID-19-RdRp/Hel assay may help to improve the laboratory diagnosis of COVID-19.