Une équipe de scientifiques de la Northwestern University enjambant des disciplines a développé de nouvelles technologies qui pourraient conduire à la création d'un test de point de service rapide pour l'infection par le VIH compétitive avec des tests de VIH traditionnels en laboratoire dans une fraction du temps et sans avoir besoin d'une attente stressante tandis que les résultats sont traités ou confirmés dans un laboratoire clinique.
La technologie du VIH-diagnostique s'appuyait traditionnellement sur la détection d'anticorps spécifiques du VIH qui se forment plusieurs semaines après l'infection. Cela a limité leur utilisation dans la détection précoce, compliquant les soins aux patients et les efforts de prévention du VIH. Les tests plus récents qui détectent à la fois les anticorps VIH et l'antigène P24 (un marqueur antérieur de l'infection à VIH) sont désormais l'étalon-or pour le diagnostic, mais nécessitent des laboratoires cliniques pour exécuter des résultats, contribuant à des délais de traitement plus longs, aux coûts plus élevés et à la nécessité de visites multiples pour les patients.
La technologie décrite dans une étude publiée aujourd'hui (2 avril) dans la revue Biocapteurs et bioélectronique Utilise une plate-forme nanomécanique et de minuscules cantilevers pour détecter plusieurs antigènes VIH à haute sensibilité en quelques minutes. Ces cantilevers en silicium sont bon marché et faciles à comprendre et peuvent être facilement équipés d'une lecture numérique. Construit dans un appareil à énergie solaire, cette technologie pourrait être prise dans des parties difficiles d'accès du monde où la détection précoce reste un défi pour offrir des interventions rapides aux populations vulnérables sans attendre un laboratoire.
Nous espérons que cette technologie conduira au développement de nouveaux diagnostics de point de service pour l'amélioration du VIH afin d'améliorer la santé des patients et contribuera à mettre fin à cette épidémie. «
Judd F. Hultquist, virologue du Nord-Ouest et co-auteur de l'étude
Après avoir prouvé son efficacité dans les tests à la fois du virus SARS-COV-2 qui provoque Covid-19, et maintenant le VIH, l'équipe est convaincue que le biocapteur continuera de s'avérer efficace lors du test de maladies supplémentaires. Une cible potentielle suivante, disent-ils, pourrait être la rougeole, une autre infection dans un besoin désespéré d'interventions de points de service à mesure que les cas augmentent dans plusieurs états américains.
L'équipe a été dirigée par des auteurs de co-corresponding Vinayak Dravid, ingénieur des matériaux, Hultquist, virologue, et co-auteur Gajendra Shekhawat, un expert micro- et nanofabrication dans le laboratoire dravide.
« Lorsque nous avons développé la technologie MicroCantilever pour la première fois il y a 20 ans, j'ai réalisé que cette technologie était généralement applicable », a déclaré Dravid. « C'est un outil très puissant qui dépend de trois choses de base: la sensibilité, l'affinité et la spécificité de l'antigène-anticorps. C'est là que le VIH arrive, car le VIH est si pernicieux qu'il mute donc il n'y a pas d'anticorps unique. Nous avons dû comprendre comment surmonter ce défi. »
En commençant par des échantillons purs de l'antigène P24, l'équipe a appliqué des couches d'anticorps sur chaque « doigt » du microcantile à revêtement or pour mesurer la force de la P24 liée à la surface, ce qui ferait plier le cantilever à plier une quantité mesurable et quantifiable.
Après cette preuve de concept, l'équipe a introduit des échantillons de sang humain, qui sont beaucoup plus complexes que les échantillons purifiés. Le capteur a continué à se plier uniquement dans des échantillons où p24 était présent, démontrant une spécificité élevée.
Enfin, les scientifiques ont ajouté deux anticorps à différents « doigts » du microcantile pour couvrir plus largement tous les sous-types de VIH. Même en très faibles concentrations, le test a répondu avec précision lorsque des antigènes spécifiques au VIH ont été introduits.
« Pour tenir compte de la diversité génétique du VIH, nous avons fonctionné le test du VIH en utilisant des anticorps largement réactifs (ANT-152 et C65690M) », a déclaré Shekhawat. « Cela a permis une détection précise dans divers sous-types du VIH-1, garantissant la fiabilité dans les contextes mondiaux. »
Pour rationaliser les diagnostics et permettre des soins médicaux immédiats, l'équipe envisage de développer un test de point de service détectant simultanément les antigènes du VIH, de l'hépatite B et de l'hépatite C, reconnaissant la prévalence plus élevée des co-infections à l'hépatite chez les personnes vivant par le VIH qui peuvent entraîner des complications du foie sévères si elles ne sont pas traitées.
Dravid est le professeur d'Abraham Harris de science et d'ingénierie des matériaux à la McCormick School of Engineering et une filiale de la faculté du Paula M. Trienens pour la durabilité et l'énergie. Il est également le directeur fondateur du Northwestern University University Atomic and Nanoscale Caractérisation (NUANCE) Centre ainsi que la ressource expérimentale (Shyne) (Shyne) de Nanotechnology Soft and Hybrid, et sert également de directeur associé des programmes mondiaux à l'Institut international de nanotechnologie.
Hultquist est professeur adjoint de médecine à la Northwestern University Feinberg School of Medicine et est directeur associé du Center for Pathogen Genomics and Microbial Evolution à l'Institut Hassey pour la santé mondiale. Il est spécialisé dans la recherche translationnelle des maladies infectieuses et des interactions hôte-pathogène.
Shekhawat est professeur de recherche de science et d'ingénierie des matériaux chez McCormick, recherchant la microfabrication des semi-conducteurs, l'intégration de capteurs à biologie synthétique et les biomatériaux et la caractérisation à l'échelle nanométrique.
La recherche a été soutenue par un prix des National Institutes of Health Coast Center for AIDS Research (P30ai117943), ainsi que par le financement du NIH pour le financement des accessoires et réglementaires du VIH (R01ai15599, R01ai167778, R01ai1504599, R01ai167778, R01ai1504599, R01ai167778, R01ai1504599, R01ai167778, R01ai1504599, R01ai167778, R01AI1504599, R01AI167778, R01AI1504599, R01AI167778, R01AI1504599 R01AI165236, R01AI150998, R21 AI174864 et R56AI174877).
