De minuscules filets tissés à partir de brins d’ADN peuvent piéger la protéine de pointe du virus qui cause le COVID-19, éclairant le virus pour un test de diagnostic rapide mais sensible – et empêchant également le virus d’infecter les cellules, ouvrant une nouvelle voie possible aux antiviraux traitement, selon une nouvelle étude.
Des chercheurs de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign et des collaborateurs ont démontré la capacité des filets à ADN à détecter et à empêcher le COVID-19 dans les cultures de cellules humaines dans un article publié dans le Journal of the American Chemical Society.
« Cette plate-forme combine la sensibilité de la PCR et la rapidité et le faible coût des tests antigéniques », a déclaré le responsable de l’étude Xing Wang, professeur de bioingénierie et de chimie à l’Illinois. « Nous avons besoin de tests comme celui-ci pour plusieurs raisons. L’une est de se préparer à la prochaine pandémie. L’autre raison est de suivre les épidémies virales en cours – non seulement les coronavirus, mais aussi d’autres virus mortels et économiquement importants comme le VIH ou la grippe. »
L’ADN est surtout connu pour ses propriétés génétiques, mais il peut également être plié dans des structures nanométriques personnalisées qui peuvent remplir des fonctions ou se lier spécifiquement à d’autres structures, tout comme le font les protéines. Les filets à ADN développés par le groupe de l’Illinois ont été conçus pour se lier à la protéine de pointe du coronavirus – la structure qui dépasse de la surface du virus et se lie aux récepteurs des cellules humaines pour les infecter. Une fois liés, les filets émettent un signal fluorescent qui peut être lu par un appareil portatif peu coûteux en 10 minutes environ.
Les chercheurs ont démontré que leurs filets à ADN ciblaient efficacement la protéine de pointe et étaient capables de détecter le virus à des niveaux très bas, équivalents à la sensibilité des tests PCR de référence qui peuvent prendre un jour ou plus pour renvoyer les résultats d’un laboratoire clinique.
La technique présente plusieurs avantages, a déclaré Wang. Il ne nécessite aucune préparation ou équipement spécial et peut être effectué à température ambiante, de sorte que tout ce qu’un utilisateur ferait est de mélanger l’échantillon avec la solution et de le lire. Les chercheurs ont estimé dans leur étude que la méthode coûterait 1,26 $ par test.
« Un autre avantage de cette mesure est que nous pouvons détecter le virus entier, qui est toujours infectieux, et le distinguer des fragments qui ne sont peut-être plus infectieux », a déclaré Wang. Cela permet non seulement aux patients et aux médecins de mieux comprendre s’ils sont infectieux, mais cela pourrait également améliorer considérablement la modélisation et le suivi au niveau communautaire des épidémies actives, telles que les eaux usées.
De plus, les filets d’ADN ont inhibé la propagation du virus dans les cultures de cellules vivantes, l’activité antivirale augmentant avec la taille de l’échafaudage du filet d’ADN. Cela indique le potentiel des structures d’ADN en tant qu’agents thérapeutiques, a déclaré Wang.
« J’ai eu cette idée au tout début de la pandémie de construire une plate-forme de test, mais aussi d’inhibition en même temps », a déclaré Wang. « Beaucoup d’autres groupes travaillant sur les inhibiteurs essaient d’envelopper le virus entier, ou les parties du virus qui donnent accès aux anticorps. Ce n’est pas bon, parce que vous voulez que le corps forme des anticorps. Avec les structures creuses du réseau d’ADN, les anticorps peuvent toujours accéder au virus. »
La plate-forme du réseau ADN peut être adaptée à d’autres virus, a déclaré Wang, et même multiplexée afin qu’un seul test puisse détecter plusieurs virus.
« Nous essayons de développer une technologie unifiée qui peut être utilisée comme une plate-forme plug-and-play. Nous voulons tirer parti de l’affinité de liaison élevée des capteurs d’ADN, de la faible limite de détection, du faible coût et de la préparation rapide », a déclaré Wang. .
Les National Institutes of Health ont soutenu ce travail par le biais du programme Rapid Acceleration of Diagnostics. Les chercheurs continueront à travailler dans le cadre du programme RADx pour explorer et accélérer les applications cliniques de la plateforme DNA net.
Wang est également affilié au Holonyak Micro and Nanotechnology Lab et au Carl R. Woese Institute for Genomic Biology de l’Illinois.
