Une nouvelle approche diagnostique multiplexée pour COVID-19

Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), responsable de la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), est hautement transmuable et infectieux. Afin de détecter de manière appropriée les différents stades de l’infection virale, diverses méthodes de diagnostic sont nécessaires.

Un groupe de chercheurs internationaux a étudié la détection multiplexée du COVID-19 avec une technologie à molécule unique. L’utilisation d’un test à molécule unique sans enzyme pour la détection multiplexée présente plusieurs avantages, notamment la flexibilité et la capacité de quantifier efficacement les échantillons de faible volume. Les chercheurs ont développé une plate-forme pour détecter le virus directement à partir de l’échantillon d’un patient ainsi que la réponse immunitaire via des anticorps tels que les IgG et les IgM.

Une version préimprimée du document de recherche est disponible sur le medRxiv* serveur pendant que l’article est soumis à un examen par les pairs.

Outils de diagnostic actuels

Les tests de diagnostic actuels utilisés pour les infections virales comprennent la réaction en chaîne par transcription inverse-polymérase en temps réel (RT-PCR) et le test immuno-enzymatique (ELISA). Ces tests nécessitent plusieurs étapes et impliquent une amplification de signal basée sur les enzymes; la durée de ces tests de diagnostic peut être assez longue, ce qui peut rendre leur utilisation un peu gênante pendant une pandémie.

La pandémie a nécessité une dépendance aux systèmes de santé comme jamais auparavant. Pour s’assurer que les individus peuvent retourner au travail en toute sécurité ou s’engager dans d’autres activités sociales après avoir présenté des symptômes, des tests de PCR COVID-19 sont nécessaires en grande quantité dans un court laps de temps. Pour cette raison, de nouvelles méthodes de diagnostic peuvent être plus efficaces pendant une pandémie et dans le traitement d’une infection virale telle que le SRAS-CoV-2.

Nouvelles approches diagnostiques

Le développement de nouvelles méthodes de diagnostic a augmenté en réponse aux demandes chronophages, en plusieurs étapes et coûteuses des méthodes de diagnostic actuelles. Les nouvelles méthodes de diagnostic qui ont été développées comprennent: la transcription inverse couplée à la détection de nanopores, l’amplification isotherme, les méthodes basées sur CRISPR, les approches basées sur le séquençage de nouvelle génération, ainsi que la recherche pour améliorer la synchronisation RT-PCR grâce au thermocyclage plasmonique.

Bien que ces nouvelles méthodes de diagnostic visent à améliorer la durée des tests, ainsi que le coût et l’accessibilité, elles reposent encore principalement sur des processus enzymatiques.

Technologie d’imagerie à base unique

La technologie d’imagerie à base unique s’est améliorée au fil des ans, passant d’une technologie de séquençage à plus haut débit à une sensibilité suffisante pour détecter les protéines.

Avec d’autres chercheurs, les auteurs de cet article ont montré que la microscopie à fluorescence à réflexion interne totale (TIRF) est capable de détecter des fluorophores uniques attachés à une surface solide tout en fournissant un multiplexage spatial et spectral et une détection quantitative des molécules.

Dans ce document de recherche, les scientifiques présentent une preuve de concept pour la capture de surface streptavidine-biotine, avec marquage fluorescent, afin de détecter l’ARN viral et les anticorps sériques antiviraux par imagerie à molécule unique. Des tests sur des échantillons ont montré que ces méthodes de diagnostic sont probablement plus efficaces que les méthodes enzymatiques conventionnelles pour détecter les infections virales en raison de leur grande évolutivité et de leur dépendance minimale aux enzymes.

Les chercheurs ont développé la détection de l’ARN par microscopie TIRF à travers les trois étapes suivantes. La première étape comprend l’hybridation en tube, qui consiste en une hybridation d’ARN viral avec deux types de sondes d’ADN, y compris des sondes marquées avec de la biotine et des sondes de détection marquées avec un fluorophore.

La deuxième étape est l’immobilisation, où les échantillons sont ajoutés à une Flow Cell avec une lamelle recouverte de streptavidine, qui permet aux complexes d’hybridation d’être capturés par l’interaction biotine-streptavidine.

La troisième et dernière étape comprend l’imagerie, où les complexes peuvent être imagés par le microscope TIRF, et cette méthode permet à chaque tache imagée de correspondre à une seule molécule d’ARN viral.

Importance pour COVID-19

En utilisant une technologie d’imagerie à base unique, les chercheurs ont développé une méthode pour détecter l’ARN viral qui pourrait être utilisée pour détecter le virus SARS-CoV-2 à différents stades de son cycle de vie dans le corps. Les chercheurs ont pu développer une approche en trois étapes utilisant la microscopie TIRF afin d’imager et de détecter des molécules uniques d’ARN viral.

Bien que la nouvelle approche diagnostique détecte les anticorps plus efficacement que le test ELISA classique, la sensibilité des hybridations à une seule molécule peut ne pas être aussi efficace que les tests PCR basés sur l’amplification. Cependant, en développant la nouvelle méthode avec un niveau de sensibilité plus élevé grâce à l’empreinte cinétique à une seule molécule, cette limitation peut être surmontée.

En plus de fournir une base de données de sondes pouvant être utilisées pour détecter le SARS-CoV-2, la conception est suffisamment flexible pour détecter des agents pathogènes supplémentaires.

En raison de la variété de variantes apparues lors de la récente pandémie de COVID-19, ce test génétique à molécule unique offre le plus grand potentiel de détection multiplexée de plus d’un variant.

*Avis important

medRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, orienter la pratique clinique / les comportements liés à la santé ou être traités comme des informations établies.