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Tout au long de cette pandémie, les experts en maladies infectieuses et le personnel médical de première ligne ont demandé un test pour COVID-19 plus rapide, moins cher et plus fiable.

Un « laboratoire sur puce »

Maintenant, en s’appuyant sur la technologie dite du « laboratoire sur puce » et sur la technique d’édition génétique de pointe connue sous le nom de CRISPR, les chercheurs de Stanford ont créé un dispositif hautement automatisé qui peut identifier la présence du nouveau coronavirus en seulement 30 minutes.
« Ce microlaboratoire est une puce microfluidique de la moitié de la taille d’une carte de crédit abritant un réseau complexe de canaux plus petits que la largeur d’un cheveu humain », a déclaré l’auteur principal de cette étude, Juan G. Santiago, professeur d’ingénierie mécanique à la Fondation Charles Lee Powell de Stanford et expert en microfluidique.
« Notre test peut identifier une infection active relativement rapidement et à moindre coût. Il ne dépend pas non plus d’anticorps comme beaucoup de tests, ce qui indique seulement si une personne a eu la maladie, et non si elle est actuellement infectée et donc contagieuse », a expliqué Ashwin Ramachandran, un étudiant diplômé de Stanford et le premier auteur de cette étude.

Il utilise les empreintes génétiques du SARS-COV-2

Ce test tire parti du fait que les coronavirus, comme le SARS-COV-2, laissent derrière eux de minuscules empreintes génétiques partout où ils vont sous la forme de brins d’ARN, le précurseur génétique de l’ADN. Si l’ARN du coronavirus est présent dans un échantillon d’écouvillon, la personne sur laquelle l’échantillon a été prélevé est infectée.
Pour déclencher un test, le liquide d’un échantillon de prélèvement nasal est déposé dans le microlaboratoire, qui utilise des champs électriques pour extraire et purifier les acides nucléiques comme l’ARN qu’il pourrait abriter. L’ARN purifié est ensuite converti en ADN, puis répliqué plusieurs fois en utilisant une technique connue sous le nom d’amplification isotherme.
Ensuite, l’équipe a utilisé une enzyme appelée CRISPR-Cas12, pour déterminer si l’ADN amplifié provenait du coronavirus. Si c’est le cas, l’enzyme activée déclenche des sondes fluorescentes qui font briller l’échantillon. Ici aussi, les champs électriques jouent un rôle crucial en aidant à concentrer tous les ingrédients importants – l’ADN cible, l’enzyme CRISPR et les sondes fluorescentes – ensemble dans un espace minuscule plus petit que la largeur d’un cheveu humain, augmentant ainsi considérablement les chances qu’ils interagissent.

Un test peu coûteux

« Notre puce est unique en ce sens qu’elle utilise des champs électriques à la fois pour purifier les acides nucléiques de l’échantillon et pour accélérer les réactions chimiques qui nous font savoir qu’ils sont présents », a déclaré M. Santiago.
L’équipe a créé son dispositif avec un budget très restreint d’environ 5 000 dollars. Pour l’instant, l’étape d’amplification de l’ADN doit être réalisée en dehors de la puce, mais Santiago espère que d’ici quelques mois, son laboratoire intégrera toutes les étapes dans une seule puce.
Les chercheurs affirment que leur approche n’est pas spécifique au COVID-19, et pourrait être adaptée pour détecter la présence d’autres microbes nocifs, comme E. coli dans les échantillons d’aliments ou d’eau, ou la tuberculose et d’autres maladies dans le sang.
« Si nous voulons rechercher une maladie différente, il suffit de concevoir la séquence d’acide nucléique appropriée sur un ordinateur, et de l’envoyer par courrier électronique à un fabricant commercial d’ARN synthétique. Ils nous renvoient par la poste un flacon contenant la molécule qui reconfigure complètement notre test pour une nouvelle maladie », a déclaré M. Ramachandran.

Le commercialiser

Les chercheurs travaillent avec la Ford Motor Company pour intégrer davantage les étapes et développer leur prototype en un produit commercialisable.
Cette recherche a été publiée dans PNAS.
Source : Stanford University
Crédit photo : Pexels

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