Nuovo percorso verso una diagnosi COVID-19 più rapida lastricata in oro

La rapida diffusione del COVID-19, una malattia causata dal virus SARS-CoV-2, ha creato una crisi di salute pubblica in tutto il mondo. Il rilevamento e l'isolamento precoci di COVID-19 sono fondamentali per controllare la trasmissione delle malattie e proteggere le popolazioni vulnerabili. L'attuale standard per la diagnosi di COVID-19 è la reazione a catena della trascrittasi-polimerasi inversa (RT-PCR), una tecnica in cui i geni virali vengono rilevati dopo che sono stati sottoposti a cicli multipli di amplificazione. Tuttavia, questa tecnica richiede molto tempo, creando un backlog di test tra i centri diagnostici e portando a diagnosi ritardate.      

In un recente studio pubblicato su Biosensors and Bioelectronics, ricercatori coreani e cinesi hanno introdotto una nuova piattaforma basata sulla nanotecnologia che può ridurre il tempo necessario per la diagnosi di COVID-19. La loro piattaforma di rilevamento Raman scattering (SERS)-PCR con superficie migliorata, preparata utilizzando nanoparticelle d'oro (AuNP) nelle cavità dei substrati "nanodimple" di Au (AuNDS), è in grado di rilevare i geni virali dopo soli 8 cicli di amplificazione. Questo è quasi un terzo del numero richiesto con la RT-PCR convenzionale.

“La RT-PCR convenzionale si basa sul rilevamento di segnali di fluorescenza, quindi sono necessarie 3-4 ore per rilevare SARS-CoV-2. Questa velocità non è sufficiente considerando la rapidità con cui si diffonde il COVID-19. Volevamo trovare un modo per ridurre questo tempo almeno della metà", afferma il Prof. Jaebum Choo, spiegando la motivazione alla base dello studio. Fortunatamente, la risposta non era troppo lontana. In uno studio precedente pubblicato nel 2021, il team del Prof. Choo aveva sviluppato una nuova piattaforma di rilevamento in cui i segnali SERS ad alta sensibilità sono prodotti da AuNP disposti uniformemente nelle cavità degli AuNDS attraverso una tecnica chiamata ibridazione del DNA. Sulla base di questa precedente scoperta, il Prof. Choo e il suo team hanno sviluppato la nuova piattaforma SERS-PCR per la diagnosi di COVID-19.

Il test SERS-PCR di nuova concezione utilizza segnali SERS per rilevare il "DNA ponte", piccole sonde di DNA che si rompono lentamente in presenza di geni virali bersaglio. Pertanto, nei campioni di pazienti positivi al COVID-19, la concentrazione del DNA ponte (e quindi del segnale SERS) diminuisce continuamente con i cicli di PCR progressivi. Al contrario, quando SARS-CoV-2 è assente, il segnale SERS rimane invariato.

Il team ha testato l'efficacia del proprio sistema utilizzando due marcatori target rappresentativi di SARS-CoV-2, vale a dire i geni della proteina dell'involucro (E) e dell'RNA polimerasi (RdRp) di SARS-CoV-2. Mentre erano necessari 25 cicli per il rilevamento basato su RT-PCR, la piattaforma SERS-PCR basata su AuNDS richiedeva solo 8 cicli, riducendo considerevolmente la durata del test. “Sebbene i nostri risultati siano preliminari, forniscono un'importante prova di concetto per la validità della SERS-PCR come tecnica diagnostica. La nostra tecnica SERS-PCR basata su AuNDS è una nuova piattaforma diagnostica molecolare promettente che può ridurre notevolmente il tempo necessario per il rilevamento genico rispetto alle tecniche RT-PCR convenzionali. Questo modello può essere ulteriormente ampliato incorporando un campionatore automatico per sviluppare un sistema diagnostico molecolare di nuova generazione”, spiega il prof. Choo.

In effetti, la SERS-PCR potrebbe essere uno strumento importante nel nostro arsenale contro la pandemia di COVID-19. Potrebbe anche creare un cambio di paradigma nel campo della diagnostica molecolare, rivoluzionando il modo in cui rileviamo le malattie infettive e affrontiamo le future epidemie.

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