Da Stanford arriva un “microlab genetico”, un chip microfluido che  rileva la COVID-19 in pochi minuti

Sfruttando la tecnologia "lab on a chip" e la tecnica di "editing genetico" all'avanguardia, nota come CRISPR, i ricercatori di Stanford hanno creato un dispositivo altamente automatizzato in grado di identificare la presenza del nuovo coronavirus in appena mezz'ora

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Durante la pandemia, esperti di malattie infettive e operatori sanitari in prima linea hanno chiesto un test COVID-19 più veloce, più economico e più affidabile. Questa richiesta è stata esaudita. Infatti sfruttando la tecnologia “lab on a chip” e la tecnica di “editing genetico” all’avanguardia, nota come CRISPR, i ricercatori di Stanford hanno creato un dispositivo altamente automatizzato in grado di identificare la presenza del nuovo coronavirus in appena mezz’ora.
Il microlab è un chip microfluidico grande appena la metà di una carta di credito, contenente una complessa rete di canali più piccoli della larghezza di un capello umano“, ha detto l’autore dello studio, Juan G. Santiago, professore di ingegneria meccanica della Charles Lee Powell Foundation a Stanford, ed esperto in microfluidica, un campo dedicato al controllo di fluidi e molecole su microscala utilizzando chip.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista “Proceedings of the National Academy of Sciences“.
Il nuovo test COVID-19 è descritto in modo dettagliato in uno studio pubblicato il 4 novembre nella rivista “Proceedings of the National Academy of Sciences“. Come ha spiegato Ashwin Ramachandran, primo autore dello studio, il nuovo test può identificare un’infezione attiva in modo relativamente rapido ed economico.
Inoltre questo test è rivoluzionario, è quello che forse si aspettava da tempo. La sua principale novità è il fatto che non si basa sugli anticorpi come molti test, che indicano solo se qualcuno ha avuto la malattia, e non, cosa importante, se sono attualmente infetti e quindi contagiosi.

Come funziona il nuovo test

Il test del microlab sfrutta il fatto che i coronavirus come SARS-COV-2, il virus che causa la COVID-19, lascia dietro di sé minuscole impronte genetiche ovunque, sotto forma di filamenti di RNA, il precursore genetico del DNA. Se l’RNA del coronavirus è presente in un campione di tampone, la persona da cui è stato prelevato il campione è infetta.
Per avviare un test, il liquido da un campione di tampone nasale, viene lasciato cadere nel microlab, che utilizza campi elettrici per estrarre e purificare eventuali acidi nucleici come l’RNA che potrebbe contenere. L’RNA purificato viene quindi convertito in DNA e di seguito da replicato molte volte, utilizzando una tecnica nota come amplificazione isotermica.

L’enzima CRISPR-Cas12 determinante nell’avvio del test

Successivamente, il team ha utilizzato un enzima chiamato CRISPR-Cas12, un fratello dell’enzima CRISPR-Cas9, associato al Premio Nobel per la chimica di quest’anno, per determinare se il DNA amplificato provenisse dal coronavirus.
In tal caso, l’enzima attivato innesca le sonde fluorescenti che fanno brillare il campione. Anche qui, i campi elettrici svolgono un ruolo cruciale aiutando a concentrare tutti gli ingredienti importanti, ovvero il DNA target, l’enzima CRISPR, e le sonde fluorescenti. Questi elementi messi insieme in uno spazio minuscolo, più piccolo della larghezza di un capello umano, con l’aiuto dei campi elettrici, aumentano notevolmente le possibilità che l’enzima interagisca.
Questo chip è unico in quanto utilizza campi elettrici sia per purificare gli acidi nucleici dal campione sia per accelerare le reazioni chimiche che ci fanno sapere che sono presenti. Il team ha creato il suo dispositivo con un budget ridotto di circa 4000 euro. Per ora, la fase di amplificazione del DNA deve essere eseguita al di fuori del chip, ma Santiago si aspetta che entro pochi mesi il suo laboratorio integrerà tutte le fasi in un unico chip.
Diversi test diagnostici su scala umana utilizzano tecniche di amplificazione genica ed enzimatica simili, ma sono più lenti e più costosi del nuovo test, che fornisce risultati in soli 30 minuti. Altri test possono richiedere più passaggi manuali e possono richiedere diverse ore.

Il test potrà essere usato anche per altre malattie

I ricercatori affermano che il loro approccio non è specifico per la COVID-19 e potrebbe essere adattato per rilevare la presenza di altri microbi dannosi, come Escherichia coli, in campioni di cibo o acqua, o tubercolosi e altre malattie nel sangue.
Se vogliamo cercare una malattia diversa, progettiamo semplicemente la sequenza di acido nucleico appropriata su un computer e la inviamo tramite e-mail a un produttore commerciale di RNA sintetico. Ci rispedisce una fiala con la molecola che riconfigura completamente il nostro saggio per un nuova malattia “, ha spiegato Ramachandran. I ricercatori stanno lavorando con la Ford Motor Company per integrare ulteriormente le fasi e sviluppare il loro prototipo in un prodotto commerciabile
Fonte: https://medicalxpress.com/news/2020-11-stanford-genetic-microlab-covid-minutes.html

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