Nouveau test « poisson » pour plusieurs virus respiratoires utilisant l’ADN comme « appât »

Des chercheurs de Cambridge ont mis au point un nouveau test qui « pêche » plusieurs virus respiratoires à la fois en utilisant un seul brin d’ADN comme « appât » et fournit des résultats très précis en moins d’une heure.

Le test utilise un « nanobait » d’ADN pour détecter simultanément les virus respiratoires les plus courants, notamment la grippe, le rhinovirus, le VRS et le COVID-19. En comparaison, les tests PCR (amplification en chaîne par polymérase), bien que hautement spécifiques et précis, ne peuvent détecter qu’un seul virus à la fois et mettent plusieurs heures à renvoyer un résultat.

Bien que de nombreux virus respiratoires courants présentent des symptômes similaires, ils nécessitent des traitements différents. En testant plusieurs virus à la fois, les chercheurs affirment que leur test garantira que les patients reçoivent rapidement le bon traitement et pourrait également réduire l’utilisation injustifiée d’antibiotiques.

De plus, les tests peuvent être utilisés dans n’importe quel contexte et peuvent être facilement modifiés pour détecter différentes bactéries et virus, y compris de nouvelles variantes possibles du SRAS-CoV-2, le virus qui cause le COVID-19. Les résultats sont publiés dans la revue nanotechnologie de la nature.

La saison hivernale du rhume, de la grippe et du VRS est arrivée dans l’hémisphère nord, et les travailleurs de la santé doivent prendre des décisions de traitement rapides lorsque les patients se présentent à leur hôpital ou à leur clinique.

De nombreux virus respiratoires présentent des symptômes similaires mais nécessitent des traitements différents : nous voulions voir si nous pouvions rechercher plusieurs virus en parallèle. Selon l’Organisation mondiale de la santé, les virus respiratoires sont la cause du décès de 20 % des enfants qui meurent avant l’âge de cinq ans. Si vous pouviez créer un test capable de détecter plusieurs virus rapidement et avec précision, cela pourrait faire toute la différence. »

Filip Bošković, premier auteur de l’article du Cambridge Cavendish Laboratory

Pour Bošković, l’enquête est aussi personnelle : enfant, il a passé près d’un mois à l’hôpital avec une forte fièvre. Les médecins n’ont pas été en mesure de déterminer la cause de sa maladie jusqu’à ce qu’un appareil PCR soit disponible.

« De bons diagnostics sont la clé de bons traitements », a déclaré Bošković, doctorant au St John’s College de Cambridge. « Les personnes qui se présentent à l’hôpital ont besoin d’un traitement et peuvent être porteuses de plusieurs virus différents, mais à moins que vous ne puissiez faire la distinction entre différents virus, il y a un risque que les patients soient maltraités. »

Les tests PCR sont puissants, sensibles et précis, mais nécessitent qu’une partie du génome soit copiée des millions de fois, ce qui prend plusieurs heures.

Les chercheurs de Cambridge voulaient développer un test qui utilise l’ARN pour détecter directement les virus, sans avoir besoin de copier le génome, mais avec une sensibilité suffisamment élevée pour être utile dans un cadre de soins de santé.

« Pour les patients, nous savons qu’un diagnostic rapide améliore leurs résultats, donc être capable de détecter rapidement l’agent infectieux pourrait leur sauver la vie », a déclaré le co-auteur, le professeur Stephen Baker, du Cambridge Institute of Therapeutic Immunology and Infectious Diseases. « Pour les travailleurs de la santé, un tel test pourrait être utilisé n’importe où, au Royaume-Uni ou dans n’importe quel milieu à revenu faible ou intermédiaire, aidant à garantir que les patients reçoivent rapidement le bon traitement et réduisant l’utilisation d’antibiotiques injustifiés ».

Les chercheurs ont basé leur test sur des structures construites à partir de doubles brins d’ADN avec des brins simples saillants. Ces fils simples sont les « appâts » : ils sont programmés pour « pêcher » des régions spécifiques de l’ARN des virus cibles. Les nanobaits sont ensuite passés à travers de très petits trous appelés nanopores. La détection des nanopores est comme un lecteur de téléimprimeur qui transforme les structures moléculaires en informations numériques en quelques millisecondes. La structure de chaque nanobait révèle le virus cible ou sa variante.

Les chercheurs ont démontré que le test peut être facilement reprogrammé pour faire la distinction entre les variantes virales, y compris les variantes du virus qui cause le COVID-19. L’approche permet une spécificité proche de 100% en raison de la précision des structures de nanobait programmables.

« Ce travail utilise élégamment la nouvelle technologie pour résoudre plusieurs contraintes actuelles d’un seul coup », a déclaré Baker. « L’une des choses avec lesquelles nous luttons le plus est l’identification rapide et précise des organismes qui causent l’infection. Cette technologie est un changeur de jeu potentiel ; une plate-forme de diagnostic rapide et peu coûteuse qui est simple et peut être utilisée n’importe où dans n’importe quel échantillon. « 

Cambridge Enterprise, la branche de commercialisation de l’Université, a déposé un brevet sur la technologie, et le co-auteur, le professeur Ulrich Keyser, a cofondé une société, Cambridge Nucleomics, axée sur la détection d’ARN de précision à une seule molécule.

« Nanobait est basé sur la nanotechnologie de l’ADN et permettra de nombreuses autres applications passionnantes à l’avenir », a déclaré Keyser, qui travaille au laboratoire Cavendish. « Pour les applications commerciales et la diffusion publique, nous devrons convertir notre plate-forme nanopore en un appareil portable. »

« Réunir des chercheurs de la médecine, de la physique, de l’ingénierie et de la chimie nous a aidés à trouver une solution vraiment significative à un problème difficile », a déclaré Bošković, qui a obtenu un doctorat en 2022 de la Cambridge Applied Research Society pour ce travail.

La recherche a été financée en partie par le Conseil européen de la recherche, le programme Winton pour la physique de la durabilité, le St John’s College, UK Research and Innovation (UKRI), Wellcome et le National Institute for Health and Care Research (NIHR). ) Cambridge Biomedical Centre de recherche.