Analyses biochimiques clinique

Un nouveau test de salive COVID-19 est aussi simple que 1-2-3

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Un appareil plus petit que deux jeux de cartes empilés peut détecter et distinguer de manière fiable les variantes du SRAS-CoV-2 à la broche en moins d’une heure avec des résultats brillants.

Et si un test COVID était aussi simple qu’un, deux, trois ? Une équipe de chercheurs dirigée par Jim Collins, ingénieur biomédical au Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de Harvard, a créé un test qui détecte l’infection par le SRAS-CoV-2 à partir de crachats en trois étapes faciles. 

Les étapes sont simples : cracher dans un filtre,déplacer un tube et pousser un piston vers le bas. En une heure, les résultats brillent suffisamment pour être vus à l’œil nu ou avec une application pour smartphone. 

La plate-forme de diagnostic au point de service, surnommée miSHERLOCK pour « déverrouillage enzymatique spécifique à haute sensibilité avec un minimum d’instruments », utilise la technologie CRISPR pour découper des sections spécifiques du génome viral et des sondes d’ADN simple brin qui émettent une fluorescence.La technologie à faible coût peut distinguer les variantes et peut être facilement reconfigurée pour détecter d’autres virus ou variantes préoccupantes, a rapporté l’équipe dans Science Advances .

« Il s’agit d’une application vraiment convaincante et puissante du domaine de la biologie synthétique », a déclaré Julius Lucks, biologiste synthétique à l’Université Northwestern, qui n’était pas impliqué dans la nouvelle recherche. 

Pénurie diagnostique

Au début de la pandémie, il y avait un goulot d’étranglement diagnostique aux États-Unis. La rareté des ressources était un facteur majeur; les hôpitaux étaient à court d’outils fondamentaux pour le milieu hospitalier.

Il était difficile de « même obtenir des écouvillons, des choses très simples et basiques dont vous n’auriez jamais pensé manquer », a déclaré Xiao Tan, gastro-entérologue au Massachusetts General Hospital, qui faisait partie de l’équipe qui a construit le nouvel appareil. « Nous voulions vraiment créer quelque chose qui, à part une personne et sa salive, était complètement indépendant du besoin de quoi que ce soit d’autre. »

plate-forme de diagnostic au point de service, surnommée miSHERLOCK pour « déverrouillage enzymatique spécifique à haute sensibilité avec un minimum d’instruments », utilise la technologie CRISPR pour découper des sections spécifiques du génome viral et des sondes d’ADN simple brin qui émettent une fluorescence. La technologie à faible coût peut distinguer les variantes et peut être facilement reconfigurée pour détecter d’autres virus ou variantes préoccupantes, a rapporté l’équipe dans Science Advances .

« Il s’agit d’une application vraiment convaincante et puissante du domaine de la biologie synthétique », a déclaré Julius Lucks, biologiste synthétique à l’Université Northwestern, qui n’était pas impliqué dans la nouvelle recherche. 

Pénurie diagnostique

Au début de la pandémie, il y avait un goulot d’étranglement diagnostique aux États-Unis. La rareté des ressources était un facteur majeur; les hôpitaux étaient à court d’outils fondamentaux pour le milieu hospitalier.

Il était difficile de « même obtenir des écouvillons, des choses très simples et basiques dont vous n’auriez jamais pensé manquer », a déclaré Xiao Tan, gastro-entérologue au Massachusetts General Hospital, qui faisait partie de l’équipe qui a construit le nouvel appareil. « Nous voulions vraiment créer quelque chose qui, à part une personne et sa salive, était complètement indépendant du besoin de quoi que ce soit d’autre. » 

Plus d’un an après le début de la pandémie, plusieurs tests existent pour détecter l’infection par le SRAS-CoV-2. La plupart des tests de diagnostic sont des tests antigéniques rapides. Bien que ces tests puissent être précis, ils sont sujets aux erreurs de l’utilisateur et ne sont pas aussi précis que les tests d’acide nucléique. 

Les tests d’acide nucléique, cependant, viennent avec leurs propres problèmes. « La plupart de nos tests nécessitent un équipement de laboratoire important ainsi que des techniciens qualifiés », a déclaré Rose Lee,spécialiste des maladies infectieuses au Boston Children’s Hospital, qui faisait partie de l’équipe de Tan. 

Les tests de séquençage pour diagnostiquer le COVID nécessitent plusieurs étapes de pipetage et des équipements de laboratoire spécifiques tels que des centrifugeuses, des machines PCR et d’autres instruments qui peuvent coûter des milliers de dollars. De plus, les premiers jours de la pandémie ont montré que bien que les tests de laboratoire centralisés puissent être très sensibles, lorsqu’il s’agit de tester des millions d’échantillons, ils n’évoluent pas.

Il y a un énorme besoin de tests simples à domicile »,a déclaré Lucks.

À l’heure actuelle, le seul test à domicile d’acides nucléiques approuvé par la FDA nécessite une ordonnance et son prix est élevé. Aucune ne distingue actuellement les souches virales. 

Variantes virales

Le manque d’accès global à un test a entraîné un retard dans le suivi et la réponse à la propagation de nouvelles variantes. Certaines souches virales telles que la variante Delta sont plus transmissibles que d’autres. La quantité d’immunité offerte par l’infection ou la vaccination naturelle diffère également entre les variantes.

Savoir quelle variante est responsable d’un résultat positif au test SARS-CoV-2 peut avoir un impact sur la prise de décision concernant les mesures de contrôle de la santé publique telles que les restrictions sociales.

Mais le séquençage est coûteux et, de ce fait, peu représentatif. Le nombre d’échantillons envoyés pour les tests de séquençage est très faible par rapport au nombre d’échantillons d’une population. 

« Ce que nous présentons n’est pas un dispositif de séquençage », a déclaré Helena de Puig, ingénieure médicale à l’Institut Wyss et auteur principal du nouvel article. « C’est un appareil capable de détecter les mutations spécifiques qui sont caractéristiques des variants. » 

L’équipe de Collins prévoyait de concevoir un appareil pour les paramètres décentralisés, à domicile ou à ressources limitées. Ils ont commencé par savoir comment prélever des échantillons de patients. Le prélèvement de sang ou d’urine nécessite du matériel. La salive semblait être un bon choix. 

La salive, cependant, est difficile à travailler. C’est une substance très épaisse et pleine de matériaux qui peuvent interférer avec les réactions de détection. L’équipe a réfléchi à la manière d’inactiver ces composants de la salive tout en extrayant et en purifiant les acides nucléiques des particules virales.

Ils ont atterri sur une solution élégante. Une fois qu’un patient a craché dans un entonnoir fixé à l’appareil, la gravité et l’action capillaire tirent le liquide visqueux à travers un filtre qui recueille et concentre l’ARN viral. 

L’utilisateur déplace ensuite la colonne et utilise un piston attaché pour pousser le filtre à travers une pastille d’eau scellée et dans une réaction lyophilisée.

réaction lyophilisée utilise l’amplification d’acide nucléique isotherme et CRISPR pour détecter une région conservée du gène de la nucléocapside du SARS-CoV-2 avec des ARN guides conçus contre les variantes Alpha, Beta et Gamma du SARS-CoV-2. 

Les éléments chauffants alimentés par batterie maintiennent chaque étape à des températures constantes, respectivement 95 o C et 37 o C. Des LED bleues illuminent la réaction, provoquant la fluorescence des échantillons positifs.

« Ce qui brille vraiment, et cela passe au niveau supérieur, c’est d’incorporer la préparation de l’échantillon », a déclaré Lucks. « Souvent, cela peut être un gros obstacle. » 

L’appareil est précis, rapide et assez petit. miSHERLOCK n’est pas plus gros que deux jeux de cartes empilés l’un sur l’autre.

« Nous avons essayé de miniaturiser tous les composants d’un laboratoire dont nous aurions besoin dans un seul petit appareil », a déclaré Devora Najjar, ingénieure en biochimie au Massachusetts Institute of Technology et membre essentiel de l’équipe de construction d’appareils.

Fabrication modulaire

L’appareil peut être imprimé par une imprimante tridimensionnelle standard avec de l’acide polylactique biodégradable, ce qui réduit les déchets plastiques.

L’appareil coûte 15 USD en utilisant tous les composants disponibles dans le commerce. Mais il est possible de réduire davantage les coûts ; la réutilisation des composants peut réduire le coût de plus de la moitié. 

« Nous sommes un laboratoire universitaire », a déclaré de Puig. « Nous n’avons pas de capacités de fabrication pour ces appareils. » Mais avec un partenaire commercial pour faire la fabrication, le coût pourrait chuter à environ 3 USD tout compris.

Un autre avantage de l’appareil est qu’il est hautement modulaire et facilement adaptable. « C’est une plate-forme très flexible qui… peut évoluer à mesure que la pandémie évolue ou que différents besoins évoluent », a déclaré Najjar. Travaillant avec cette flexibilité, l’équipe travaille maintenant sur une version pour détecter la variante Delta.

« En tant qu’ingénieur ou scientifique, vous pouvez créer toutes sortes de dispositifs de laboratoire sur puce, mais cela devrait être facile à utiliser, et cela n’a pas été particulièrement réussi au cours de l’année », a déclaré Can Dincer, ingénieur en microsystèmes à l’université. de Fribourg, qui n’a pas participé à la recherche. 

« C’est comme un petit laboratoire, un laboratoire de poche », a déclaré Dincer. « C’est comme une usine. Mettez la matière première et à la fin, vous avez les résultats.

Source : the-scientist.com

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