Il rilevatore portatile di agenti patogeni offre una risposta rapida alle malattie
Molti paesi a basso reddito non dispongono delle infrastrutture necessarie per far fronte alle epidemie di malattie infettive: personale qualificato per il prelievo dei campioni, reti logistiche per il loro trasporto ai laboratori e attrezzature in grado di identificare l’agente patogeno. Il progetto ECLIPSE(si apre in una nuova finestra), sostenuto dal Consiglio europeo per l’innovazione(si apre in una nuova finestra), è stato avviato per affrontare questa sfida sviluppando un prototipo di rilevatore portatile di agenti patogeni affidabile ed economico. «ECLIPSE è partito all’inizio della pandemia da SARS-CoV-2, che ha messo in luce l’urgente necessità di strumenti di rilevamento multi-patogeno di nuova generazione in tutto il mondo», afferma Luca Prodi, coordinatore del progetto. «Il nostro obiettivo è produrre un kit di identificazione degli agenti patogeni di riferimento, particolarmente adatto allo screening di massa, per contribuire a impedire che future epidemie si trasformino nella prossima pandemia».
Far luce sui focolai
L’innovazione chiave del team di ECLIPSE è consistita nel superare due sfide. La prima era quella di individuare un agente patogeno, o il suo acido nucleico, con elevata precisione. Il progetto ha creato una sonda utilizzando un «test a sandwich di fagi», che si avvale di meccanismi molecolari provenienti da virus che si legano alla superficie di un agente patogeno di interesse. Per aumentare la precisione, questo tipo di sonda utilizza due molecole diverse che si legano a due punti distinti del microbo, formando un «sandwich» attorno al bersaglio. La seconda sfida consisteva nel generare un segnale sufficientemente forte anche in presenza di una quantità minima di agente patogeno nel campione. Per risolvere questo problema, il team ha utilizzato l’elettrochemiluminescenza (ECL), una tecnica di rilevamento sensibile basata sull’emissione di luce, integrata da strategie biotecnologiche che amplificano notevolmente il segnale. Quando un campione di sangue, saliva o urina viene introdotto nella piattaforma ECLIPSE, microsfere magnetiche dotate di sonde virali si legano all’agente patogeno di interesse. Le molecole reporter che emettono luce si legano quindi a quel bersaglio. Un magnete attira le microsfere marcatrici su un elettrodo, dove un impulso elettrico attiva i marcatori, che si illuminano con un’intensità proporzionale alla quantità di agente patogeno presente nel campione. «I test ECL convenzionali si basano in genere su anticorpi che trasportano solo pochi marcatori luminescenti, mentre i nostri sistemi basati su nanoparticelle e fagi trasportano migliaia di unità luminescenti per campione, con il risultato di un segnale rilevabile molto più forte. Rispetto alle tecniche di analisi con anticorpi più comuni, è come passare da una lampadina a un lampadario», spiega Prodi, professore di Chimica presso Università di Bologna(si apre in una nuova finestra) in Italia. Per dimostrare la versatilità della piattaforma, questa è stata utilizzata per identificare tre agenti patogeni: il virus SARS-CoV-2, il batterio Pseudomonas e il parassita protozoico Leishmania. «Sia con il virus SARS-CoV-2 che con il batterio Pseudomonas, la piattaforma ha mostrato un elevato livello di sensibilità e specificità. Tuttavia, molte variabili, come la qualità fluttuante dei campioni forniti dai vari fornitori, hanno compromesso la riproducibilità», osserva l’esperto. «L’individuazione dei parassiti si è rivelata impegnativa, poiché questi devono essere individuati all’interno delle cellule ospiti, il che richiede un approccio futuro più mirato, come ad esempio concentrarsi sui globuli bianchi infetti».
Preparazione alla pandemia
Con molti esperti che avvertono che non si tratta di se arriverà la prossima pandemia, ma di quando arriverà, la prova di concetto di ECLIPSE potrebbe rappresentare una svolta per i test e il tracciamento rapidi e affidabili delle infezioni. «La piattaforma è progettata per essere adattabile ad altre malattie, compreso il cancro», aggiunge il ricercatore. «Può anche essere utilizzata di routine per diagnosi rapide, ad esempio dai medici di base, per orientare le decisioni terapeutiche, come la scelta di prescrivere o meno antibiotici». Grazie ai brevetti e alla società spin-off(si apre in una nuova finestra) già costituita, si stanno valutando le opzioni di commercializzazione. Si prevede che queste porteranno inizialmente all’introduzione della piattaforma nel mercato veterinario, prima di sviluppare applicazioni per l’uomo.
