Test per il Covid, il prototipo messo a punto dagli scienziati di Harvard: con saliva si rileva Rna virale e anticorpi
Articolo del 10 Agosto 2022
La massima precisione raggiungibile ad oggi con un test Covid-19 ma in poche ore e senza bisogno di attendere le risposte in laboratorio. È quanto è stato messo a punto, in forma di prototipo, dai ricercatori dell’Università di Harvard. Si tratta di un nuovo dispositivo diagnostico in grado di rilevare dalla saliva di un paziente contemporaneamente la presenza di Rna virale e anticorpi contro il Sars Cov 2. “Questa diagnostica può consentire un monitoraggio più sostenibile dell’infezione e dell’immunità nelle popolazioni nel tempo, a livelli di accuratezza paragonabili ai costosi test di laboratorio”, ha affermato la co-autrice Devora Najjar, giovane ricercatrice presso il Mit Media Lab e il Wyss Institute di Harvard. “Un tale approccio potrebbe migliorare notevolmente la risposta globale alle future pandemie e anche fornire informazioni sul trattamento più adatto”.
Il dispositivo, in fase di sperimentazione, è descritto in un nuovo articolo pubblicato su Nature Biomedical Engineering. La diagnostica è nata da una collaborazione tra i laboratori delle due tecnologie eRapid e Sherlock. Gli esperti hanno riconosciuto che mentre la diagnostica basata su Sherlock può rilevare molecole con una sensibilità elevata, erano intrinsecamente limitate dal loro sistema di lettura basato sulla fluorescenza. I ricercatori hanno cercato un modo per tradurre il rilevamento molecolare di un sistema basato sulla tecnica Crispr come Sherlock in un segnale elettrochimico come quello prodotto da eRapid, allo scopo di creare una diagnostica con precisione a livello di laboratorio che poteva essere utilizzata in un ambiente esterno al laboratorio. Hanno iniziato a costruire questo dispositivo ibrido e hanno scelto la malattia di Lyme come applicazione target. Nel giro di pochi mesi, l’hanno fatto funzionare. Poi è arrivata la pandemia di Covid-19.
“All’inizio, tutti stavano lavorando allo sviluppo di una diagnostica in grado di rilevare il virus Sars Cov 2 o gli anticorpi contro di esso, ma non entrambi. Sapevamo di poter rilevare con successo la presenza di molecole di Dna e Rna elettrochimicamente, grazie al nostro lavoro sulla malattia di Lyme. Abbiamo deciso di capire come eseguire il multiplexing con il rilevamento degli anticorpi al fine di creare un test all-in-one per aiutare a monitorare le infezioni e combattere la pandemia”, ha affermato de Puig, primo autore dell’articolo. Ma creare una piattaforma in grado di integrare il rilevamento dell’Rna virale e delle proteine umane è stata una sfida. Il team ha dovuto capire come eseguire due tipi di reazioni molecolari separate e molto diverse contemporaneamente; quindi, integrarle in un unico sistema di reporting in modo che i risultati potessero essere letti contemporaneamente. I ricercatori hanno scelto la saliva come materiale di campionamento, perché lì si trovano sia particelle virali che anticorpi.
Per la parte Sherlock della diagnostica, che rileva la presenza di Sars Cov 2 Rna, il dispositivo doveva essere in grado di estrarre, concentrare e amplificare l’Rna virale da un campione di saliva, quindi mescolarlo con i reagenti Crispr e fornire il risultato soluzione alla porzione del chip eRapid per il rilevamento. Il team ha progettato un sistema microfluidico costituito da più serbatoi, canali ed elementi riscaldanti per miscelare e trasferire automaticamente le sostanze all’interno del dispositivo prototipo senza bisogno di input da parte dell’utente. Nella prima camera, la saliva è combinata con un enzima che rompe gli involucri esterni dei virus per esporre il loro Rna. Quindi il campione viene pompato in una camera di reazione, dove viene riscaldato e miscelato con reagenti di amplificazione isotermica mediata da loop (Lamp) che amplificano l’Rna virale. Dopo 30 minuti di amplificazione, nella camera viene aggiunta una miscela contenente i reagenti Sherlock; quindi, il campione viene pompato su un elettrodo eRapid. Parallelamente, il team ha personalizzato i restanti tre elettrodi eRapid fissandoli con diversi antigeni correlati al Covid contro i quali i pazienti possono sviluppare anticorpi: la subunità S1 della proteina Spike (S1), il dominio di legame ribosomiale all’interno di tale subunità (S1-RBD) e la proteina N, presente nella maggior parte dei coronavirus (N). Se il campione di saliva di un paziente contiene uno o più di questi anticorpi, questi si legano agli antigeni partner sugli elettrodi. Un anticorpo secondario che è attaccato alla biotina si legherà quindi all’anticorpo bersaglio, innescando la stessa reazione poli-HRP-streptavidina/TMB e provocando un cambiamento nella conduttività dell’elettrodo.
I ricercatori hanno testato questi sensori specifici per anticorpi utilizzando campioni di plasma umano di pazienti che in precedenza erano risultati positivi al Sars Cov 2. Il sistema è stato in grado di distinguere tra anticorpi contro S1, S1-RBD e N con una precisione superiore al 95%. “Essere in grado di distinguere facilmente tra diversi tipi di anticorpi è estremamente utile per determinare se l’immunità dei pazienti è dovuta ai vaccini rispetto alle infezioni e per monitorare la forza di quei diversi livelli di immunità nel tempo”, ha affermato Sanjay Sharma Timilsina, un ex Postdoctoral Fellow presso il Wyss Institute che ora è Lead Scientist presso StataDX. “L’integrazione con il rilevamento dell’RNA virale in una piattaforma diagnostica portatile e multiplex offre una visione completa della salute di un paziente sia durante che dopo un’infezione, che è essenziale per l’attuazione delle politiche pubbliche e delle strategie di vaccinazione”. StataDX sta commercializzando eRapid per applicazioni neurologiche, cardiovascolari e renali. Infine, il team ha testato l’Rna virale combinato e gli elettrodi anticorpali utilizzando la saliva di pazienti affetti da Sars Cov 2. Hanno diviso la saliva in due porzioni, aggiungendo una porzione al serbatoio di anticorpi e la seconda porzione al serbatoio di Rna del dispositivo. Dopo due ore, hanno misurato le letture degli elettrodi per vedere se avevano registrato correttamente la presenza degli anticorpi e dell’Rna.
Il team ha scoperto che i chip multiplex identificavano correttamente campioni di Rna e anticorpi positivi e negativi con una precisione del 100%, allo stesso tempo. Era anche ultrasensibile, in grado di rilevare la presenza di Rna fino a 0,8 copie per microlitro. “Attualmente mancano piattaforme diagnostiche a basso costo che possano consentire il rilevamento accurato di più classi di molecole senza richiedere il trasferimento in un laboratorio. Il nostro sistema offre il meglio di entrambi i mondi – elevata precisione e basso costo in una piattaforma multiplex. Inoltre, è facilmente adattabile a un’ampia gamma di applicazioni”, ha affermato il co-primo autore Jolly.
“Sono molto orgoglioso che questi team si siano uniti durante una crisi globale che ha bloccato la maggior parte delle attività di ricerca e abbiano creato qualcosa di nuovo e utile che offre grandi promesse per la diagnosi e la gestione di un’ampia gamma di malattie in tutto il mondo”, ha affermato il co-autore senior Ingber, che è anche il Judah Folkman Professor of Vascular Biology presso la Harvard Medical.
Fonte: Il Fatto Quotidiano
