Des scientifiques créent une technologie de diagnostic rapide pour détecter le SRAS-CoV-2

Mélangeant des experts de la génétique moléculaire, de la chimie et des sciences de la santé, des chercheurs de l’Université de Californie à San Diego ont créé une technologie de diagnostic rapide qui détecte le SARS-CoV-2, le coronavirus qui cause le COVID-19.

Le nouveau SENSR (sensible enzymatic nucleic acid sequence reporter), décrit dans un article publié dans la revue Capteurs ACS, est basé sur la technologie d’édition de gènes CRISPR qui permet une détection rapide des agents pathogènes en identifiant des séquences génétiques dans leur ADN ou ARN.

Actuellement, de nombreux agents pathogènes humains sont détectés à l’aide d’une méthode connue sous le nom de réaction en chaîne par polymérase en temps réel. Bien que très précis et sensibles, ces diagnostics prennent du temps et nécessitent un équipement de laboratoire spécialisé, ce qui limite leur utilisation aux établissements de santé et spécialisés. SENSR est conçu pour simplifier le processus de détection du SARS-CoV-2 dans le but d’une éventuelle adaptation pour une utilisation à domicile.

Alors que l’enzyme Cas9 a été largement utilisée dans la recherche en génie génétique CRISPR, les scientifiques ont récemment utilisé d’autres enzymes telles que Cas12a et Cas13a pour le développement de diagnostics très précis basés sur CRISPR. Développé dans la même veine, SENSR est le premier diagnostic du SRAS-CoV-2 à exploiter l’enzyme Cas13d (en particulier un effecteur de ribonucléase appelé « CasRx »).

Les chercheurs pensent qu’afin de maximiser les capacités de CRISPR et d’étendre le pipeline de diagnostics génétiques, toutes les enzymes Cas qui peuvent compléter ou compléter les systèmes existants devraient être explorées.

CRISPR a considérablement amélioré nos capacités d’identification rapide des personnes infectées et propose des tests au point de service dans des environnements à faibles ressources, ce qui n’était pas possible auparavant. SENSR ouvre davantage la boîte à outils pour les systèmes de diagnostic CRISPR et aidera à détecter les agents pathogènes émergents avant qu’ils ne deviennent des pandémies. »

Omar Akbari, auteur principal de l’étude, professeur de sciences biologiques, UC San Diego

En développant SENSR, le laboratoire de génétique moléculaire d’Akbari a travaillé en collaboration avec le laboratoire du professeur Elizabeth Komives du Département de chimie et de biochimie (Division des sciences physiques) pour purifier les protéines SENSR et le laboratoire de Rob Knight du Département de pédiatrie (École de médecine et Centre de Microbiome Innovation) pour tester des échantillons de SARS-CoV-2.

SENSR est l’un des derniers développements de l’approche innovante de l’UC San Diego pour lutter contre la pandémie de COVID-19. La stratégie scientifique de retour à l’apprentissage de l’université pour la sécurité du campus, reconnue à l’échelle nationale, comprend le programme révolutionnaire de dépistage des eaux usées de Knight qui a permis la détection précoce de 85 % des cas de COVID-19 sur le campus. Avec près de 10 000 étudiants sur le campus au cours de l’année universitaire en cours, la stratégie du programme Return to Learn, qui comprend des taux de vaccination élevés, a conduit à un taux de cas de COVID-19 inférieur à 1%, devenant un modèle pour d’autres établissements universitaires.

Les premiers tests du développement de SENSR ont démontré la détection du SRAS-CoV-2 en moins d’une heure. Les chercheurs notent dans l’article qu’un développement supplémentaire est nécessaire, mais la technologie a le potentiel de devenir un « diagnostic moléculaire puissant avec de nombreuses applications ».

À terme, Akbari envisage que SENSR devienne important dans des endroits tels que les aéroports afin que les passagers puissent rapidement déterminer s’ils sont porteurs d’un virus.

« Nous devons continuer à innover dans le domaine de la détection et de la protection pour proposer davantage d’outils. Ainsi, en cas de nouvelle pandémie, nous disposerons de systèmes de diagnostic évolutifs sur le lieu de soins pour une distribution rapide », a déclaré Akbari.

L’article publié dans Capteurs ACS a réuni un mélange d’étudiants diplômés de l’UC San Diego, de chercheurs postdoctoraux, de scientifiques du projet et de membres du corps professoral. Ils comprennent : Daniel Brogan, Duverney Chaverra-Rodriguez, Calvin Lin, Andrea Smidler, Ting Yang, Lenissa Alcantara, Junru Liu, Robyn Raban, Pedro Belda-Ferre, Rob Knight, Elizabeth Komives et Omar Akbari. Igor Antoshechkin de CalTech est également co-auteur.

Le financement de la recherche a été fourni par : les fonds d’amorçage de l’UC San Diego pour la recherche émergente liée au COVID-19 ; un prix Directors New Innovator décerné par les National Institutes of Health/National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIH/NIAID) (DP2 AI152071-01 et R21 (1R21AI149161) ; une subvention du programme Safe Genes de la DARPA (HR0011-17-2-0047); un Director’s Pioneer Award du National Center for Complementary and Integrative Health (DP1 AT010885) ; la bourse de formation en biophysique moléculaire du NIH (T32 GM00832) ; le programme Return to Learn de l’UC San Diego via le laboratoire EXCITE (EXpedited COVID-19 Identification Environment) ; et la subvention de formation en biophysique moléculaire, subvention NIH (T32 GM00832).