Une équipe de scientifiques de l’Université du Connecticut, aux États-Unis, a développé une technologie de laboratoire sur papier à faible coût pour détecter rapidement et facilement l’infection par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2). Le travail a récemment été publié dans une Royal Society of Chemistry’s Laboratoire sur puce journal.
Sommaire
Arrière-plan
Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), l’agent pathogène responsable de la pandémie de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), est un virus à ARN enveloppé de la famille des bêta-coronavirus humains. Étant un virus respiratoire, le SRAS-CoV-2 attaque principalement les voies respiratoires supérieures et se propage progressivement aux voies respiratoires inférieures pour provoquer une infection légère à grave.
L’amplification basée sur la transcription inverse-amplification en chaîne par polymérase (RT-PCR) de l’ARN viral dans des échantillons respiratoires est considérée comme la méthode de référence pour diagnostiquer le COVID-19. Cependant, malgré une grande précision, la RT-PCR n’est pas toujours pratique pour la détection de masse de l’infection par le SRAS-CoV-2 au niveau communautaire en raison de son délai d’exécution élevé. En revanche, malgré un délai d’exécution plus court, les tests antigéniques rapides souffrent largement d’un niveau de précision inférieur. Ainsi, pour une meilleure gestion de la pandémie de COVID-19, il est nécessaire de développer des technologies de diagnostic rapides et de haute précision pouvant être utilisées pour la détection à grande échelle de l’infection par le SRAS-CoV-2.
Technologie de laboratoire sur papier
Dans la présente étude, les scientifiques ont développé un appareil autonome de laboratoire sur papier pour la détection multiplex des gènes du SRAS-CoV-2. La méthode, qui combine l’amplification par transcription inverse de la recombinase polymérase (RT-RPA) et la détection CRISPR-Cas12a, peut détecter simultanément les gènes de nucléoprotéine et de pointe du SRAS-CoV-2 dans un seul échantillon d’écouvillon respiratoire. En tant que contrôle interne, l’appareil utilise le gène RNAse P d’entretien ménager humain.
Concernant les avantages potentiels, l’appareil est capable de détecter 102 copies d’ARN viral en une heure. Étant donné que deux gènes viraux sont détectés simultanément au lieu d’un seul gène, le dispositif devrait fournir des informations de haute précision. De plus, en raison de sa technique opérationnelle simple et facile, les tests avec l’appareil peuvent être effectués par n’importe quel professionnel de la santé, ce qui le rend approprié pour la détection à grande échelle de l’infection par le SRAS-CoV-2 au niveau communautaire.
Mode opératoire
Pour déterminer les performances de l’appareil, les scientifiques ont collecté 21 échantillons d’écouvillonnage nasal de patients. À l’aide de kits disponibles dans le commerce, ils ont traité ces échantillons pour isoler et purifier les acides nucléiques. Par la suite, ils ont transféré les préparations d’acides nucléiques sur la membrane en papier à base de cellulose utilisée dans l’appareil pour détecter l’infection par le SRAS-CoV-2. Les résultats obtenus à partir de l’appareil étaient comparables à ceux obtenus à partir des tests RT-PCR conventionnels.
La technologie CRISPR utilisée dans le dispositif est une technologie d’édition de gènes hautement sensible et spécifique qui peut modifier le génome d’un organisme en ciblant et en coupant des segments d’acide nucléique spécifiques, tels que des segments d’ADN ou d’ARN.
Dans la méthode de laboratoire sur papier, CRISPR localise d’abord les gènes de nucléoprotéine et de pointe du SRAS-CoV-2 et les coupe ensuite. En raison de la coupure, un signal fluorescent est produit sur le papier de l’appareil, indiquant un résultat de test positif. De plus, l’appareil détecte le gène de la RNAse P humaine domestique afin de valider la qualité de l’échantillon et la fiabilité du résultat.
Avantages potentiels
La membrane de papier à base de cellulose spécialisée utilisée dans le dispositif est de nature hydrophile. En raison de cette propriété, le papier peut transporter des échantillons contenant des acides nucléiques. Ceci est très avantageux car le test peut être effectué automatiquement une fois l’échantillon chargé. De plus, en raison de certaines formulations spécifiques, le papier n’interfère pas avec la réaction biochimique nécessaire à CRISPR pour localiser et couper les gènes viraux. Cela réduit encore le risque de faux résultats négatifs/positifs.
En sélectionnant des gènes d’intérêt spécifiques, le dispositif peut être utilisé pour détecter divers autres agents pathogènes, notamment le virus de l’immunodéficience humaine (VIH), le virus du papillome humain (VPH) ou le virus de la grippe.
Les scientifiques ont déjà déposé une demande de brevet provisoire pour l’invention par le biais des services de commercialisation de la technologie de l’Université du Connecticut. Ils sont actuellement à la recherche d’un partenaire industriel pour commercialiser l’appareil et étendre son utilisation.
