Méthodologie innovante pour détecter l’ARN viral

Des experts de l’Université de Barcelone, de l’Institut de chimie avancée de Catalogne (IQAC-CSIC), de l’Institut de microélectronique de Barcelone (IMB-CNM-CSIC) et de l’Institut aragonais de nanosciences et matériaux d’Aragon (INMA), institut coentreprise entre le CSIC et l’Université de Saragosse— ont développé une nouvelle méthode de détection des virus à ARN basée sur la technologie des sondes formant des triplex. Cette méthodologie innovante ouvre de nouvelles options pour la détection de virus tels que le SRAS-CoV-2, le virus de la grippe A (H1N1) ou le virus respiratoire syncytial (VRS), un pathogène qui touche les nouveau-nés et nécessite un diagnostic différentiel minutieux.

Cette étude interdisciplinaire, publiée dans le Journal international des sciences moléculaires, est dirigé par Carlos J. Ciudad et Verónica Noe, de la Faculté de Pharmacie et des Sciences Alimentaires et de l’Institut de Nanoscience et Nanotechnologie (IN2UB) de l’Université de Barcelone ; Ramón Eritja, Anna Aviñó, Lluïsa Vilaplana et M. Pilar Marco, de l’IQAC-CSIC et du CIBER de bioingénierie, biomatériaux et nanomédecine (CIBER-BBN); Manuel Gutiérrez, Antoni Baldi et César Fernández, de l’IMB-CNM-CSIC, et Valeria Grazu et Jesús Martínez, chercheurs du CSIC à l’Institut des nanosciences et des matériaux et INMA d’Aragón (CSIC-UNIZAR) et CIBER-BBN.

L’étude a été réalisée dans le cadre du projet PoC4CoV, dirigé par M. Pilar Marco et César Fernández et financé par la Global Health Platform (PTI) du CSIC. L’étude de recherche s’est poursuivie dans le cadre d’un projet financé par La Marató de TV3 2020 pour lutter contre le COVID-19, auquel participent également des experts de la Faculté de chimie de l’UB.

Des épingles à cheveux en polypurine pour capturer l’ARN viral

La nouvelle méthodologie est basée sur la capacité des épingles à cheveux en polypurine (PPRH) – conçues par le groupe de traitement du cancer de l’UB – à capturer l’ARN viral et à former un triplex de haute affinité. Lorsque cette structure hybride est connectée à une sonde moléculaire et est mise en contact avec l’échantillon du patient atteint, un signal de détection d’agent viral est obtenu. La méthode présentée dans la publication scientifique est appelée Triplex Enhanced Nucleic Acid Detection Assay (TENADA).

Les PPRH sont des épingles à cheveux d’ADN simple brin non modifiées constituées de deux domaines miroirs de polypurines antiparallèles. Ces domaines, reliés entre eux par une boucle thymidine, sont liés par des liaisons Hoogsteen inverses intramoléculaires. Les épingles à cheveux moléculaires peuvent se lier spécifiquement aux séquences de polypyrimidine dans l’ADN simple brin (ssDNA), l’ADN double brin (dsDNA) ou les virus à ARN via des liaisons Watson-Crick, formant ainsi un triplex antiparallèle.

Professeur Carlos J. Ciudad, Département de biochimie et physiologie de l’UB

Une méthodologie efficace et plus rapide que le test PCR

Un avantage dans la détection de l’ARN viral est que la méthodologie PPRH peut être appliquée sans l’intervention de la transcriptase inverse – l’enzyme qui convertit l’ARN en ADN – ou du thermocycleur (le dispositif qui amplifie des échantillons de matériel génétique avec la polymérase de réaction en chaîne ou PCR ). ). De plus, il a une sensibilité et une spécificité équivalentes à celles du test PCR et peut donner des résultats en moins d’une heure.

Dans le cadre de l’étude, l’équipe a utilisé la stratégie d’hybridation en sandwich sur divers dispositifs de biodétection. Cette approche utilise deux oligonucléotides : une épingle à cheveux PPRH formant un triplex pour servir de sonde de capture, et un oligonucléotide d’ADN formant un duplex marqué pour servir de sonde de détection.

« Les épingles à cheveux PPRH formant un triplex ont été conçues pour se lier aux séquences polypyrimidines du SARS-CoV-2, tandis que les sondes de détection ont été conçues pour être complémentaires d’une région proche du site cible des polypyrimidines. Par conséquent, la présence d’ARN SARS-CoV-2 est détecté par la formation du complexe ternaire à la surface du biocapteur », explique le professeur Verónica Noé (UB-IN2UB).

Cette méthodologie a été mise en œuvre dans un dispositif électrochimique compact qui intègre une cellule électrochimique avec deux électrodes sur une puce – fabriquée dans la salle blanche de micro et nanofabrication IMB-CNM-CSIC – et un composant fluidique sur papier, et dans un système de flux. latéral mis en œuvre dans la nitrocellulose et utilisant des nanoparticules plasmoniques et du papier thermique développé à l’INMA (CSIC-UNIZAR).

TENADA : applications en recherche biomédicale

Les PPRH sont décrits dans la littérature scientifique comme des outils de silençage génique de plusieurs gènes principalement impliqués dans le cancer. De plus, ils ont également été incorporés comme sondes dans des biocapteurs pour la détection de petites molécules d’ARN (miARN) afin de déterminer l’état de méthylation de l’ADN et pour le diagnostic de la pneumonie causée par le champignon. Pneumocystis jirovecii.

Désormais, la nouvelle méthodologie TENADA s’avère efficace non seulement dans la détection des particules virales. La haute affinité des PPRH pour l’ARN viral est une propriété qui peut être appliquée pour inhiber le processus de réplication du virus. Par conséquent, les propriétés antivirales des épingles à cheveux polypurine CC1PPRH et CC2PPRH sont désormais également étudiées dans des cellules de la lignée VeroE6 infectées par des virions SARS-CoV-2.

De plus, les travaux menés par les différents groupes impliqués ont également servi de base à une technologie qui a été brevetée et licenciée en juillet 2022 grâce à la participation de l’UB Patent Center, du CSIC et du CIBER-BBN. De plus, ce brevet a été concédé sous licence sur une base non exclusive à la société espagnole Nanoinmunotech par l’intermédiaire de la direction de la Fondation Bosch i Gimpera (FBG-UB) dans le cadre du processus de protection de la technologie et du contrat de licence de la société.