Au-delà de la grossesse et du COVID-19, le monde pourrait bientôt recourir aux tests à domicile pour de nombreuses maladies, en partie grâce aux améliorations apportées par l’IA.
Des scientifiques de l’Université de Floride ont utilisé des outils d’intelligence artificielle pour simplifier un test qui fonctionne à la fois pour l’hépatite C et le SRAS-CoV-2, le virus qui cause le COVID-19. Le test simplifié se déroule dans un petit tube à essai en quelques minutes seulement. Avec plus de raffinement, il pourrait bientôt se retrouver dans les cabinets médicaux et, un jour, même dans des tests à domicile aussi simples qu’un test de grossesse.
« Nous essayons de construire un test à domicile aussi fiable qu’un test de laboratoire », a déclaré Piyush Jain, professeur de génie chimique à l’UF qui a dirigé les dernières recherches. « Nous essayons de simplifier le test, d’éliminer le besoin d’équipement coûteux et de fournir des résultats en seulement 10 à 20 minutes. »
Pour atteindre ces objectifs, le groupe de Jain innove un système connu sous le nom de réaction en un seul pot, car l’ensemble du test se déroule dans un petit tube à essai. Ces tests, basés sur une technologie connue sous le nom de RT-LAMP, peuvent amplifier de petites portions du génome d’un virus et produire un signal visible lorsqu’il détecte le virus. La lecture de ces tests peut être aussi simple que de rechercher une couleur bleue ou d’utiliser un petit appareil qui détecte un changement dans le tube à essai.
La FDA a approuvé certains tests à domicile à conteneur unique pour le COVID-19, dans le cadre de l’autorisation d’utilisation d’urgence, mais ils ont un taux de faux positifs relativement élevé, ce qui signifie qu’ils ne sont pas aussi fiables qu’ils pourraient l’être.
Nous combinons une autre technologie appelée CRISPR pour déterminer la différence entre un faux positif et un vrai positif. »
Piyush Jain , professeur UF de génie chimique
CRISPR est devenu connu dans le monde de la biotechnologie pour sa capacité à apporter des améliorations rapides au génie génétique, qui ont le potentiel de guérir un jour les maladies héréditaires en réparant les génomes. Le groupe de Jain est confiant dans la capacité du système CRISPR à localiser des séquences génétiques particulières. Ce n’est que si la séquence pour, disons, le virus de l’hépatite est réellement présente que le test montrera un résultat positif.
L’unique problème? La technologie RT-LAMP nécessite une température de 150 degrés F, tandis que CRISPR fonctionne mieux à 100 degrés. Cette différence rend les tests beaucoup plus compliqués, nécessitant deux réactions distinctes, trop compliquées pour un usage domestique. L’équipe de Jain a tenté de combler cet écart en développant un système CRISPR capable de résister à des températures plus élevées.
À partir d’une espèce de bactérie aimant la chaleur, les chercheurs ont récemment découvert une enzyme CRISPR qui se développe à 140 degrés. Dans leurs derniers travaux, le groupe de Jain s’est tourné vers des outils d’intelligence artificielle pour analyser cette enzyme et comprendre comment ils pourraient la faire survivre à 150 degrés. Les programmes d’IA ont suggéré quelques dizaines de modifications de l’enzyme, que le groupe de Jain a testées en laboratoire. Ils ont finalement trouvé quatre changements dans l’enzyme qui lui ont permis de fonctionner à 150 degrés.
« C’est très difficile pour tout être humain de faire ce genre d’analyse sur une enzyme. Nous n’avons pas eu à passer des années, nous avons pu apporter ces améliorations en quelques mois », a déclaré Jain. « Avec tout fonctionnant à la même température, nous pouvons maintenant tout combiner dans une véritable réaction en un seul pot, nous l’appelons SPLENDID. »
L’équipe a vérifié son test SPLENDID simplifié sur des échantillons cliniques de patients atteints d’hépatite C ou de COVID-19. Le test était précis à 97 % pour le SRAS-CoV-2 et à 95 % pour la version la plus répandue du virus de l’hépatite C trouvée dans le monde. Bien qu’il n’ait pas bien fonctionné contre toutes les autres versions moins répandues du virus de l’hépatite C, de simples changements au test devraient rapidement améliorer sa précision, dit Jain. Son équipe a publié ses conclusions le 8 mai dans la revue Rapports cellulaires Médecine.
Le travail a été financé par l’Institut national des allergies et des maladies infectieuses des National Institutes of Health dans l’espoir de développer des tests simples pour les virus comme l’hépatite C afin qu’ils puissent être identifiés et traités tôt, lorsque les traitements fonctionnent le mieux. Le groupe de Jain va maintenant travailler pour affiner le test, améliorer sa capacité à distinguer les souches d’hépatite C et le vérifier en milieu hospitalier dans l’espoir de fournir un jour des tests à domicile également.
Université de Floride
Nguyen, L.T. et coll. (2023) Ingénierie de Cas12b hautement thermostable grâce à des analyses structurelles de novo pour la détection d’acide nucléique en un seul pot. Rapports cellulaires Médecine. doi.org/10.1016/j.xcrm.2023.101037.