Un nouveau test qui « pêche » plusieurs virus respiratoires à la fois en utilisant un seul brin d’ADN comme « appât », et donne des résultats très précis en moins d’une heure, a été développé par des chercheurs de Cambridge.
Le test utilise des «nanobaits» d’ADN pour détecter simultanément les virus respiratoires les plus courants – y compris la grippe, le rhinovirus, le VRS et le COVID-19. En comparaison, les tests PCR (amplification en chaîne par polymérase), bien que très spécifiques et très précis, ne peuvent tester qu’un seul virus à la fois et prennent plusieurs heures pour renvoyer un résultat.
Bien que de nombreux virus respiratoires courants présentent des symptômes similaires, ils nécessitent des traitements différents. En testant plusieurs virus à la fois, les chercheurs affirment que leur test garantira que les patients reçoivent rapidement le bon traitement et pourrait également réduire l’utilisation injustifiée d’antibiotiques.
De plus, les tests peuvent être utilisés dans n’importe quel contexte et peuvent être facilement modifiés pour détecter différentes bactéries et virus, y compris de nouvelles variantes potentielles du SRAS-CoV-2, le virus qui cause le COVID-19. Les résultats sont publiés dans la revue Nanotechnologie de la nature.
La saison hivernale du rhume, de la grippe et du VRS est arrivée dans l’hémisphère nord, et les travailleurs de la santé doivent prendre des décisions rapides concernant le traitement lorsque les patients se présentent à leur hôpital ou à leur clinique.
De nombreux virus respiratoires ont des symptômes similaires mais nécessitent des traitements différents : nous voulions voir si nous pouvions rechercher plusieurs virus en parallèle. Selon l’Organisation mondiale de la santé, les virus respiratoires sont la cause de décès de 20 % des enfants qui meurent avant l’âge de cinq ans. Si vous pouviez proposer un test capable de détecter plusieurs virus rapidement et avec précision, cela pourrait faire une énorme différence. »
Filip Bošković , premier auteur de l’article du laboratoire Cavendish de Cambridge
Pour Bošković, la recherche est aussi personnelle : en tant que jeune enfant, il a été hospitalisé pendant près d’un mois avec une forte fièvre. Les médecins n’ont pas pu déterminer la cause de sa maladie jusqu’à ce qu’un appareil PCR soit disponible.
« De bons diagnostics sont la clé de bons traitements », a déclaré Bošković, qui est doctorant au St John’s College de Cambridge. « Les gens se présentent à l’hôpital pour avoir besoin d’un traitement et ils peuvent être porteurs de plusieurs virus différents, mais à moins que vous ne puissiez faire la distinction entre différents virus, il y a un risque que les patients reçoivent un traitement incorrect. »
Les tests PCR sont puissants, sensibles et précis, mais ils nécessitent qu’un morceau de génome soit copié des millions de fois, ce qui prend plusieurs heures.
Les chercheurs de Cambridge voulaient développer un test qui utilise l’ARN pour détecter directement les virus, sans avoir besoin de copier le génome, mais avec une sensibilité suffisamment élevée pour être utile dans un cadre de soins de santé.
« Pour les patients, nous savons qu’un diagnostic rapide améliore leurs résultats, donc être capable de détecter rapidement l’agent infectieux pourrait leur sauver la vie », a déclaré le co-auteur, le professeur Stephen Baker, du Cambridge Institute of Therapeutic Immunology and Infectious Disease. « Pour les travailleurs de la santé, un tel test pourrait être utilisé n’importe où, au Royaume-Uni ou dans n’importe quel milieu à revenu faible ou intermédiaire, ce qui permet de garantir que les patients reçoivent rapidement le traitement approprié et de réduire l’utilisation d’antibiotiques injustifiés. »
Les chercheurs ont basé leur test sur des structures construites à partir de doubles brins d’ADN avec des brins simples en surplomb. Ces brins simples sont les « appâts » : ils sont programmés pour « pêcher » des régions spécifiques de l’ARN des virus cibles. Les nanobaits sont ensuite passés à travers de très petits trous appelés nanopores. La détection des nanopores est comme un lecteur de bande magnétique qui transforme les structures moléculaires en informations numériques en quelques millisecondes. La structure de chaque nanobait révèle le virus cible ou sa variante.
Les chercheurs ont montré que le test peut facilement être reprogrammé pour faire la distinction entre les variantes virales, y compris les variantes du virus qui cause le COVID-19. L’approche permet une spécificité proche de 100% en raison de la précision des structures de nanobait programmables.
« Ce travail utilise élégamment la nouvelle technologie pour résoudre plusieurs limitations actuelles en une seule fois », a déclaré Baker. « L’une des choses avec lesquelles nous avons le plus de difficultés est l’identification rapide et précise des organismes à l’origine de l’infection. Cette technologie peut changer la donne ; une plate-forme de diagnostic rapide et peu coûteuse qui est simple et peut être utilisée n’importe où sur n’importe quel échantillon . »
Un brevet sur la technologie a été déposé par Cambridge Enterprise, la branche de commercialisation de l’Université, et le co-auteur, le professeur Ulrich Keyser, a cofondé une société, Cambridge Nucleomics, axée sur la détection d’ARN avec une précision de molécule unique.
« Nanobait est basé sur la nanotechnologie de l’ADN et permettra de nombreuses autres applications passionnantes à l’avenir », a déclaré Keyser, qui est basé au laboratoire Cavendish. « Pour les applications commerciales et le déploiement auprès du public, nous devrons convertir notre plate-forme nanopore en un appareil portatif. »
« Réunir des chercheurs de la médecine, de la physique, de l’ingénierie et de la chimie nous a aidés à trouver une solution vraiment significative à un problème difficile », a déclaré Bošković, qui a reçu une bourse de doctorat 2022 de la Cambridge Society for Applied Research pour ce travail.
La recherche a été financée en partie par le Conseil européen de la recherche, le programme Winton pour la physique de la durabilité, le St John’s College, UK Research and Innovation (UKRI), Wellcome et le National Institute for Health and Care Research (NIHR) Cambridge Biomedical Research Centre.
