Diagnosi virale in pochi minuti grazie agli enzimi ingegnerizzati
Il progetto RVDR ha affrontato uno dei limiti più persistenti dei test molecolari eliminando la necessità dell’estrazione dell’acido nucleico, accelerando in modo significativo il rilevamento virale.
Zsolt Lőrincz, coordinatore del progetto RVDR e amministratore delegato di TargetEx Biosciences
La pandemia di COVID-19 ha chiaramente dimostrato che i sistemi sanitari avanzati hanno difficoltà a potenziare la diagnostica molecolare con sufficiente rapidità durante le emergenze. Uno dei motivi principali è la dipendenza delle analisi molecolari dall’estrazione dell’acido nucleico, una fase che richiede molto lavoro, rallenta i test e necessita di infrastrutture specializzate. Questo ostacolo diventa particolarmente problematico in contesti con risorse limitate, dove la logistica della catena del freddo e il personale qualificato non sono sempre disponibili. La maggior parte delle diagnosi virali si basa sulla reazione a catena della polimerasi (PCR)(si apre in una nuova finestra), che rileva l’RNA o il DNA virale dopo l’estrazione e l’amplificazione del materiale genetico dai campioni dei pazienti. Sebbene altamente sensibile, questo flusso di lavoro introduce ritardi che possono ostacolare il processo decisionale clinico tempestivo e il controllo dell’epidemia. Un rilevamento rapido e accurato dei virus è essenziale per prevenire la trasmissione, consentire un trattamento tempestivo e guidare le risposte della sanità pubblica durante le epidemie.
Flusso di lavoro diagnostico più rapido
Finanziato dall’UE attraverso Orizzonte Europa(si apre in una nuova finestra), NKFIH(si apre in una nuova finestra) e Innovate UK (UKRI)(si apre in una nuova finestra), il progetto RVDR ha riconosciuto questa lacuna ha deciso di sviluppare una nuova generazione di tecnologie diagnostiche senza estrazione che potrebbero rendere ampiamente accessibili i test molecolari rapidi. Nelle analisi convenzionali, l’estrazione richiede dai 30 ai 60 minuti e necessita di attrezzature specializzate, personale qualificato e una catena del freddo. L’approccio di RVDR consente di procedere direttamente all’amplificazione dei campioni grezzi, riducendo il tempo totale di elaborazione a soli 15-30 minuti e riducendo al minimo le procedure manuali. «Il progetto RVDR ha affrontato uno dei limiti più persistenti dei test molecolari eliminando la necessità dell’estrazione dell’acido nucleico, accelerando in modo significativo il rilevamento virale», spiega il coordinatore del progetto Zsolt Lőrincz.
Reagenti di analisi migliorati
Il superamento delle componenti inibitorie della saliva è stato fondamentale per la strategia innovativa del progetto. Il team ha sviluppato enzimi ingegnerizzati ottimizzati che mantengono la loro attività in concentrazioni di sale e inibitori fisiologicamente rilevanti. Una svolta fondamentale è stata rappresentata da BeaSTEx, una polimerasi Bst(si apre in una nuova finestra) riprogettata utilizzata per l’amplificazione del DNA. BeaSTEx presenta un’efficienza catalitica e una cinetica di amplificazione superiori rispetto all’enzima nativo. Queste proprietà migliorate rendono questo enzima ideale per analisi rapide. Lo screening automatizzato ad alta produttività ha consentito la valutazione di migliaia di formulazioni candidate, individuando stabilizzanti e potenziatori cinetici che hanno accelerato le prestazioni degli enzimi senza comprometterne la specificità. Il team ha inoltre sviluppato formati di reagenti essiccati all’aria che possono essere conservati senza refrigerazione e reidratati istantaneamente. Questi progressi combinati hanno consentito a RVDR di produrre analisi ultraveloci in grado di garantire un rilevamento affidabile in matrici complesse come la saliva non trattata, stabilendo un nuovo punto di riferimento per la velocità della diagnostica molecolare.
Integrazione nei flussi di lavoro esistenti e prospettive future
Le formulazioni RVDR sono state progettate per integrarsi perfettamente con i dispositivi diagnostici esistenti, in particolare con i sistemi portatili e quelli per l’assistenza decentrata. La stabilità di questi reagenti elimina molte delle barriere operative che limitano le analisi attuali in ambiente di campo. «Il nostro approccio ha anche il potenziale per trovare applicazione al di là della diagnostica virale», sottolinea Lőrincz. Le stesse caratteristiche biochimiche rendono questa tecnologia promettente per il rilevamento di agenti patogeni batterici, i test di sicurezza alimentare e la sorveglianza ambientale. Questa versatilità definisce un nuovo standard per la diagnostica decentralizzata, rafforza il suo potenziale impatto in diversi settori e offre uno strumento efficace per la preparazione a future epidemie. La fase successiva prevede l’aumento della produzione secondo gli standard di qualità ISO9001 e ISO13485, il completamento degli studi di stabilità e il trasferimento delle formulazioni alle piattaforme diagnostiche commerciali. Il team mira inoltre a instaurare collaborazioni per supportare l’implementazione in contesti remoti e con risorse limitate. Il consorzio ha riunito TargetEx Biosciences e PCR Biosystems UK, cofinanziato da Orizzonte Europa, dall’Ufficio nazionale per la ricerca, lo sviluppo e l’innovazione in Ungheria (NKFIH) e dall’Agenzia per l’innovazione del Regno Unito (Innovate UK).