Dans les soins de santé, les diagnostics sur papier ont révolutionné les approches au point de service en fournissant des outils jetables et peu coûteux pouvant être utilisés à distance. Développés par l’Organisation mondiale de la santé (OMS), les diagnostics sur papier répondent aux critères ASSURED (Affordable, Sensitive, Specific, User-Friendly, Rapid and Robust, Equipment-Free, and Deliverable to End Users). Les diagnostics sur papier ont l’avantage d’être abordables, sans équipement et facilement accessibles.
Étude : Détection sensible du SRAS-CoV-2 sur papier. Crédit d’image : NIAID
Un diagnostic sur papier a été développé par Jinghong Li, Weimin Li, Ruijin Deng et des collègues de l’Université de Boston pour l’identification du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) avec une sensibilité élevée. Développé en seulement 18 jours, l’appareil peut détecter 400 copies d’acide ribonucléique (ARN) viral par microlitre et est capable d’identifier trois coronavirus (SRAS-CoV, coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV) et SRAS-CoV- 2), ainsi que sept sous-types de grippe. Le test est peu coûteux et ne nécessite pas de techniciens qualifiés pour l’évaluation et le rapport. La recherche est publiée dans la revue Nature Génie biomédical.
Dosage des acides nucléiques sur papier : le mécanisme
Les chercheurs ont développé un test appelé MARVE (Multiplexed, Nucleic Acid-Free, Single Nucleotide-Resolved Viral Evolution) qui utilise un indicateur de pH qui change de couleur (du rouge au jaune) lorsque le pH diminue. Dans leur enquête, les auteurs ont ingénieusement utilisé des ions d’argent (Ag) pour interagir avec deux composants – une sonde d’acide désoxyribonucléique (ADN) et l’enzyme uréase.
Les ions Ag(I) interagissent avec l’ADN pour former des complexes C–Ag–C. Un ion Ag(I) libre inhibe l’enzyme uréase, qui hydrolyse l’urée en une base faible, l’ammoniac.
Afin de détecter l’ARN viral, les auteurs ont conçu la sonde d’ADN pour libérer Ag(I) après qu’elle se lie à une séquence de SARS-CoV-2. L’Ag(I) libéré supprime l’activité de l’uréase, ce qui entraîne un pH plus bas et une lecture jaune. Lorsque la sonde n’est pas accompagnée de l’ARN viral, elle retient l’Ag(I) et l’uréase active dégrade l’urée pour produire de l’ammoniac, ce qui rend les conditions de pH plus élevées et émet une couleur rouge.
Ces réactions peuvent être réalisées en solution ou sur des supports papiers aboutissant à des résultats de tests colorimétriques observables à l’œil nu et analysables avec un smartphone.
Adn-toehold : L’élément crucial
La sonde d’échange ADN-pied utilisée dans le test de Li et des co-auteurs est essentielle à sa spécificité. Une sonde d’échange ADN-pointe se compose de deux brins d’ADN complémentaires qui sont hybrides ensemble en raison de leurs séquences nucléotidiques complémentaires. Deux réactions d’échange sont initiées par des toeholds, courtes séquences aux extrémités du brin sonde complémentaires de la séquence cible ou du brin protecteur.
Une sonde d’échange ADN-pied se lie à la cible d’ARN viral, libérant des ions Ag (I) – pour empêcher l’hydrolyse de l’uréase – et établissant les conditions de pH bas qui entraînent un changement de couleur – du rouge au jaune (réaction positive) . Un ARN viral invalide avec une mutation ponctuelle unique est incapable d’activer la sonde. Ceux-ci empêchent la libération d’Ag(I) et entraînent une hydrolyse active de l’uréase et des conditions de pH élevé qui produisent une lecture rouge.
Incorporation de réactions de dosage dans du papier origami
Les étapes de réaction se déroulent séquentiellement au fur et à mesure que les couches de papier sont repliées les unes sur les autres, permettant aux intermédiaires de réaction de se déplacer entre les couches. Un smartphone peut être utilisé pour évaluer la lecture.
Faits saillants du test
Le système MARVE intègre la spécificité des tests d’acide nucléique avec les temps et les coûts d’analyse – comme ceux associés aux tests de flux latéral. Pour obtenir ces caractéristiques, une seule enzyme et une seule sonde d’ADN sont nécessaires, et aucune étape d’amplification d’acide nucléique n’est nécessaire. Cela aide à réduire les coûts et offre une procédure moins complexe qui prend moins de temps.
Étant donné que les réactions de MARVE se produisent à température ambiante (à l’exception de l’étape de thermolyse), il n’y a pas besoin de bloc chauffant. De plus, les tests MARVE sont rapides à développer puisqu’une seule sonde est nécessaire. La facilité d’utilisation et la précision de MARVE indiquent que les tests conviennent aux tests à domicile.
En fait, MARVE peut être modifié pour éliminer le besoin d’étapes de pliage d’origami et peut être rendu plus convivial, comme les essais à flux latéral.
