Il nuovo test COVID-19 basato su CRISPR utilizza le fotocamere degli smartphone per individuare l’RNA del virus

Identificare e isolare le persone che potrebbero essere affette da coronavirus è la chiave per limitare la diffusione della malattia. Ma anche a mesi dall’inizio della pandemia, molti pazienti stanno ancora aspettando giorni per ricevere i risultati del test COVID-19.
Gli scienziati della UC Berkeley e del Gladstone Institutes hanno sviluppato un nuovo test diagnostico COVID-19 basato su CRISPR che, con l’aiuto di una fotocamera per smartphone, può fornire un risultato positivo o negativo in 15-30 minuti. A differenza di molti altri test disponibili, questo test fornisce anche una stima della carica virale, o il numero di particelle virali in un campione, che può aiutare i medici a monitorare la progressione di un’infezione da COVID-19 e stimare quanto un paziente potrebbe essere contagioso.
“Il monitoraggio del decorso dell’infezione di un paziente potrebbe aiutare gli operatori sanitari a stimare lo stadio dell’infezione e prevedere, in tempo reale, quanto tempo è probabilmente necessario per il recupero e per quanto tempo l’individuo dovrebbe rimanere in quarantena“, ha affermato Daniel Fletcher, professore di bioingegneria presso Berkeley e uno dei leader dello studio.

La tecnica è stata progettata in collaborazione con la dottoressa Melanie Ott, direttrice del Gladstone Institute of Virology, nonché la professoressa di Berkeley Jennifer Doudna, ricercatrice senior presso la Gladstone, presidente dell’Innovative Genomics Institute e investigatrice dell’Howard Hughes Medical Institute. Doudna ha recentemente vinto il Premio Nobel per la chimica 2020 per aver scoperto insieme l’editing del genoma di CRISPR-Cas, la tecnologia alla base di questo lavoro.
La maggior parte dei test diagnostici COVID-19 si basa su un metodo chiamato PCR, abbreviazione di reazione a catena della polimerasi, che cerca pezzi dell’RNA virale SARS-CoV-2 in un campione. Questi test PCR funzionano isolando prima l’RNA virale, quindi convertendo l’RNA in DNA e quindi “amplificando” i segmenti di DNA – facendo molte copie identiche – in modo che i segmenti possano essere rilevati più facilmente.
Il nuovo test diagnostico sfrutta la proteina CRISPR Cas13, che lega e scinde direttamente i segmenti di RNA. Ciò elimina le fasi di conversione e amplificazione del DNA e riduce notevolmente il tempo necessario per completare l’analisi.
“Uno dei motivi per cui siamo entusiasti della diagnostica basata su CRISPR è il potenziale per risultati rapidi e accurati al momento del bisogno“, ha detto Doudna. “Ciò è particolarmente utile in luoghi con accesso limitato ai test o quando sono necessari test frequenti e rapidi. Potrebbe eliminare molti dei colli di bottiglia che abbiamo riscontrato nella diagnosi del COVID-19“.
Nel test, le proteine ​​CRISPR Cas13 sono “programmate” per riconoscere segmenti di RNA virale SARS-CoV-2 e quindi combinate con una sonda che diventa fluorescente quando viene scissa. Quando le proteine ​​Cas13 vengono attivate dall’RNA virale, divengono visibili attraverso la sonda fluorescente. Con l’aiuto di un dispositivo portatile, la fluorescenza risultante può essere misurata dalla fotocamera dello smartphone. La velocità con cui la fluorescenza diventa più brillante è correlata al numero di particelle virali nel campione.
“I modelli più recenti relativi al SARS-CoV-2 suggeriscono che test frequenti con tempi di risposta rapidi sono ciò di cui abbiamo bisogno per superare l’attuale pandemia“, ha detto Ott. “Speriamo che con un aumento dei test, possiamo iniziare a riaprire le economie e proteggere la parte della popolazione più vulnerabile“.
Ora che il test basato su CRISPR è stato sviluppato per SARS-CoV-2, potrebbe essere modificato per rilevare segmenti di RNA di altre malattie virali, come il comune raffreddore, l’influenza o persino il virus dell’immunodeficienza umana. Il team sta attualmente lavorando per confezionare il test in un dispositivo che potrebbe essere reso disponibile nelle cliniche e in altre strutture point-of-care e che un giorno potrebbe anche essere utilizzato a casa.
“L’obiettivo finale è quello di avere un dispositivo personale, come un telefono cellulare, in grado di rilevare una gamma di diverse infezioni virali e determinare rapidamente se si ha un comune raffreddore o SARS-Cov-2 o influenza“, ha detto Fletcher. “Questa possibilità ora esiste ed è necessaria un’ulteriore collaborazione tra ingegneri, biologi e medici per realizzarla“.
Fonte: UC Berkeley