Test autodiagnostico che potrebbe dirti se sei stato infettato

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Immagina un test che potrebbe dirti se sei stato infettato da COVID-19 prima di avere un singolo sintomo, a un prezzo accessibile senza la necessità di andare da un medico e che ti fornisce i risultati in pochi minuti.

Coloro che si sono dimostrati positivi potrebbero rapidamente mettersi in quarantena, mentre quelli che si sono dimostrati negativi potrebbero andare al lavoro o trascorrere del tempo con la famiglia senza timore di diffondere l’infezione.

Questa è la visione alla base di una nuova tecnologia nata all’Università del Colorado secondo cui i ricercatori stanno seguendo rapidamente le speranze non solo di contribuire a frenare l’attuale pandemia, ma anche di cambiare radicalmente il modo in cui seguiremo le malattie in futuro.

“Con la maggior parte delle malattie infettive, quando si sviluppano i sintomi si è già contagiosi da giorni e fuori e si è diffuso alle persone”, ha detto Nicholas Meyerson, uno scienziato nel dipartimento di biologia molecolare, cellulare e dello sviluppo (MCDB) presso CU Boulder e CEO di Darwin Biosciences, una startup nata per commercializzare SickStick.

“Il nostro dispositivo agisce nella prima fase dell’infezione. Sa che sei malato prima di farlo. “

Per un decennio, Meyerson ha lavorato con la professoressa Sara Sawyer, MCDB, una virologa del BioFrontiers Institute, per comprendere la scienza di base alla base della risposta immunitaria precoce del corpo alle infezioni.

Mentre la maggior parte dei laboratori e test si sono concentrati sugli anticorpi, proteine ​​nel sangue che segnalano una crescente difesa contro un batterio o un virus, il laboratorio di Sawyer ha adottato un approccio diverso.

“Gli anticorpi non sorgono nel tuo corpo fino a quando il numero di copie di un patogeno non è diventato molto elevato”, ha detto Sawyer, osservando che ciò può richiedere giorni o, nel caso del coronavirus, più di due settimane. “Sono l’ultimo capitolo del libro di testo di immunologia.

Siamo specializzati nel primo capitolo: i segnali di fumo che le cellule infette emettono per indicare che è presente un agente patogeno. “

“Segnali di fumo” della malattia

Quei segnali di fumo, chiamati acidi nucleici, si alzano nelle cellule entro poche ore dall’esposizione a un virus e possono farsi strada nella saliva.

Con questo in mente e con una borsa di 3 milioni di dollari del Dipartimento della Difesa in mano, Sawyer e Meyerson si sono messi in viaggio due anni fa per sviluppare un nuovo tipo di test diagnostici.

Sono coinvolti anche i ricercatori dei laboratori del professore associato di MCDB Robin Dowell, il professor di biochimica Roy Parker e il dottor Eric Poeschla presso il CU Anschutz Medical Campus.

“C’è molta utilità nel sapere che le persone si ammalano prima di andare e infettare gli altri, ma attualmente c’è solo uno strumento per saperlo: il termometro”, ha detto Sawyer, osservando che poiché alcuni agenti patogeni non provocano la febbre è uno strumento inaffidabile. “La nostra tecnologia riempie un vuoto.”

L’utente sputa in un recipiente, si attacca in una striscia che assorbe il contenuto e in pochi minuti, proprio come con un test di gravidanza a casa, appare una serie di linee.

Il prototipo originale è stato progettato per essere agnostico sul tipo di infezione presente: una linea per la salute; due linee per la produzione di malattie.

I ricercatori hanno immaginato che fosse usato su basi militari. In un altro scenario, civili apparentemente sani che erano stati esposti a un virus potevano strappare uno SickStick dallo scaffale della farmacia locale e mettersi alla prova.

Quindi, è successo il coronavirus e Meyerson e Sawyer hanno rapidamente fatto perno.

Sono stati in laboratorio da allora, lavorando per identificare i biomarcatori che consentiranno loro di aggiungere una terza linea al test che indicherebbe se l’utente ha il coronavirus.

“Anche prima del coronavirus non era difficile convincere la gente che questo dispositivo potesse essere utile”, ha detto Meyerson, osservando che mentre i test anticorpali aiutano a identificare chi è malato o guarito, fanno poco per impedire ai portatori inconsapevoli di diffondere la malattia.

“Ora, in questo mondo in cui viviamo, dove le persone sono socialmente distanziate e auto-messe in quarantena, è molto chiaro che è il dispositivo di cui abbiamo bisogno.”

Dal laboratorio al mercato

In circostanze normali, il percorso dal laboratorio alla disponibilità commerciale potrebbe essere di anni. Ma queste circostanze sono tutt’altro che normali.

“Abbiamo un obiettivo molto ambizioso di sei mesi”, ha detto Sawyer.

Con i brevetti già garantiti, hanno diversi studi clinici in corso per confermare che il test è accurato nel prevedere le infezioni respiratorie in generale e aiutarli a perfezionare i biomarcatori per prevedere specificamente COVID-19.

Questa settimana, Darwin Biosciences ha vinto il primo posto all’evento New Venture Challenge, guadagnando un ulteriore bonus di $ 55.000 in aggiunta a una sovvenzione di $ 126.000 da Venture Partners, un ufficio di CU Boulder che fornisce anche tutoraggio e supporto alle startup guidate dai ricercatori.

A marzo, la società ha dato il benvenuto a un nuovo COO, Rick Whitcomb, un imprenditore di lunga data nel settore delle biotecnologie di Lione che hanno incontrato a un evento di Venture Partners.

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“Sarei certo di non chiamare la straordinaria rete di supporto per le biotecnologie che CU Boulder e questa comunità ci hanno offerto”, ha detto Sawyer. “Siamo solo scienziati universitari che hanno scoperto di avere le mani su qualcosa che può davvero importare. È notevole quanto siamo arrivati ​​così in fretta. “

Il team di SickStick sta ora lavorando a un prototipo avanzato e sta esplorando cosa ci vorrà per ottenere l’autorizzazione dalla Food and Drug Administration, che ha accelerato drasticamente il suo processo di revisione per i test diagnostici per COVID-19.

Anche se la loro linea temporale potrebbe non aiutare ad affrontare la situazione attuale, se la seconda ondata di COVID-19 colpisce il prossimo autunno, sono fiduciosi che SickStick potrebbe aiutare a impedirgli di prendere piede. E quando emergeranno altre epidemie, saremo pronti.

“A lungo termine”, ha affermato Meyerson, “questo potrebbe trasformare il modo in cui pensiamo di diagnosticare la malattia”.

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Punto di vista attuale

L’attuale epidemia del ceppo di coronavirus del 2019 (COVID-19) costituisce un’emergenza per la salute pubblica di interesse globale [1].

I centri internazionali per il controllo e la prevenzione delle malattie stanno monitorando questo focolaio di malattia infettiva; i sintomi dell’infezione da COVID-19 comprendono febbre, tosse e malattie respiratorie acute, con casi gravi che portano a polmonite, insufficienza renale e persino morte.

La grave malattia respiratoria causata dal COVID-19 è stata rilevata per la prima volta a Wuhan, Hubei, Cina, e le infezioni si sono diffuse in tutto il mondo [2].

Attualmente, le sequenze di genoma COVID-19 disponibili da campioni clinici suggeriscono che questa emergenza virale è correlata ai coronavirus di pipistrello [3]. Sebbene l’infezione da coronavirus nell’uomo presenti frequentemente con lieve gravità, l’infezione da betacoronavirus della coronavirus della sindrome respiratoria acuta grave (SARS-CoV) [4] o della coronavirus della sindrome respiratoria del Medio Oriente (MERS-CoV) [5] ha determinato una mortalità più elevata tassi [6].

Data la novità di COVID-19, alcune caratteristiche del virus rimangono ancora sconosciute. L’epidemia COVID-19 serve sia da promemoria che da opportunità di assistenza. Considerando che COVID-19 è stato recentemente identificato nella saliva di pazienti infetti [7], l’epidemia di COVID-19 ricorda che gli operatori sanitari dentali / orali e di altro tipo devono sempre essere diligenti nella protezione contro la diffusione di malattie infettive e forniscono un possibilità di determinare se una diagnosi di saliva non invasiva per COVID-19 potrebbe aiutare a rilevare tali virus e ridurre la diffusione.

La diagnosi di COVID-19 può teoricamente essere eseguita utilizzando piattaforme diagnostiche salivari. Alcuni ceppi di virus sono stati rilevati nella saliva fino a 29 giorni dopo l’infezione [18, 19], indicando che una piattaforma non invasiva per differenziare rapidamente i biomarcatori usando la saliva potrebbe migliorare il rilevamento della malattia. [20]

I campioni di saliva potrebbero essere raccolti in pazienti che presentano sintomi come secrezioni orofaringee [12, 13].

Tenendo presente la necessità di uno stretto contatto tra operatori sanitari e pazienti infetti per la raccolta di campioni nasofaringei o orofaringei, la possibilità di un’auto-raccolta della saliva può ridurre fortemente il rischio di trasmissione di COVID-19.

Inoltre, la raccolta nasofaringea e orofaringea favorisce il disagio e può favorire il sanguinamento soprattutto nei pazienti infetti con trombocitopenia.

L’espettorato di un tratto respiratorio inferiore è stato prodotto solo dal 28% dei pazienti con COVID-19, il che indica una forte limitazione come campione alla valutazione diagnostica [7].

Suggeriamo che ci sono almeno tre percorsi diversi per la presenza di COVID-19 nella saliva:

• in primo luogo, da COVID-19 nel tratto respiratorio inferiore e superiore [2, 3] che entra nella cavità orale insieme alle goccioline liquide frequentemente scambiate da questi organi.
• In secondo luogo, COVID-19 presente nel sangue può accedere alla bocca attraverso il fluido crevicolare, un essudato specifico per cavità orale che contiene proteine ​​locali derivate dalla matrice extracellulare e proteine ​​derivate dal siero [21].
• Infine, un altro modo per far sì che COVID-19 si verifichi nella cavità orale è l’infezione delle ghiandole salivari maggiori e minori, con conseguente rilascio di particelle nella saliva attraverso i condotti salivari. È essenziale sottolineare che le cellule epiteliali delle ghiandole salivari possono essere infettate dalla SARS-CoV poco dopo l’infezione nei macachi rhesus, suggerendo che le cellule delle ghiandole salivari potrebbero essere una fonte cardine di questo virus nella saliva [22].

Inoltre, la produzione di immunoglobulina A (sIgA) secretoria specifica per SARS-CoV nella saliva di modelli animali immunizzati per via intranasale [23]. Considerando la somiglianza di entrambi i ceppi, ipotizziamo che la diagnosi salivare di COVID-19 potrebbe anche essere eseguita utilizzando anticorpi specifici per questo virus.

Sono necessari ulteriori studi per studiare la potenziale diagnostica di COVID-19 nella saliva e il suo impatto sulla trasmissione di questo virus, che è fondamentale per migliorare strategie efficaci di prevenzione, in particolare per i dentisti e gli operatori sanitari che eseguono procedure di generazione di aerosol.

La saliva può avere un ruolo fondamentale nella trasmissione da uomo a uomo e la diagnostica salivare può fornire una piattaforma point-of-care conveniente ed economica per l’infezione da COVID-19.

Riferimenti

1. The Lancet (2020) Comprensioni emergenti di COVID-19. Lancetta. 395 (10221): 311. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)30186-0
2. Zhu N, Zhang D, Wang W et al (2019) China Novel Coronavirus Investigating and Research Team. Un nuovo coronavirus da pazienti con polmonite in Cina. N Engl J Med: 2020. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2001017
3. Zhou P, Yang XL, Wang XG et al (2020) Un focolaio di polmonite associato a un nuovo coronavirus di probabile origine pipistrello. Natura. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2012-7
4. Ksiazek TG, Erdman D, Goldsmith CS et al (2003) Un nuovo coronavirus associato a sindrome respiratoria acuta grave. N Engl J Med 348 (20): 1953–1966
5. de Groot RJ, Baker SC, Baric RS, Brown CS, Drosten C, Enjuanes L, Fouchier RA, Galiano M, Gorbalenya AE, Memish ZA, Perlman S, Poon LL, Snijder EJ, Stephens GM, Woo PC, Zaki AM, Zambon M, Ziebuhr J (2013) Coronavirus (MERS-CoV), sindrome respiratoria mediorientale: annuncio del gruppo di studio sul coronavirus. J Virol 87 (14): 7790–7792. https://doi.org/10.1128/JVI.01244-13
6. Hui DSC, Zumla A (2019) Sindrome respiratoria acuta grave: caratteristiche storiche, epidemiologiche e cliniche. Infect Dis Clin N Am 33 (4): 869–889. https://doi.org/10.1016/j.idc.2019.07.001
7. A KK, Tsang OT, Chik-Yan Yip C et al (2020) Rilevamento coerente del nuovo coronavirus 2019 nella saliva. Clin Infect Dis. https://doi.org/10.1093/cid/ciaa149
8. Huang C, Wang Y, Li X et al (2020) Caratteristiche cliniche dei pazienti infetti dal nuovo coronavirus del 2019 a Wuhan, in Cina. Lancetta S0140-6736 (20): 30183–30185. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)
9. Organizzazione mondiale della sanità – OMS (2020a) Preparazione alle emergenze, risposta. Polmonite di origine sconosciuta – Notizie epidemie di malattia in Cina; 12 gennaio, accesso al 12 gennaio 2020. Disponibile all’indirizzo:  https://www.who.int/csr/don/12-january-2020-novel-coronavirus-china/en/
10. Wu A, Peng Y, Huang B et al (2020) Composizione del genoma e divergenza del nuovo coronavirus (COVID-19) originario della Cina. Microbo ospite cellulare S1931–3128 (20): 30072-X. https://doi.org/10.1016/j.chom.2020.02.001
11. Shu Y, McCauley J (2017) GISAID: iniziativa globale sulla condivisione di tutti i dati sull’influenza – dalla visione alla realtà. Euro Surveill 22 (13). https://doi.org/10.2807/1560-7917.ES.2017.22.13.30494
12. ECDC – Centro europeo per la prevenzione e il controllo delle malattie; Sorveglianza europea per infezione umana con nuovo coronavirus (COVID-19); 22 gennaio, accesso al 28 gennaio 2020. Disponibile all’indirizzo:  https://www.ecdc.europa.eu/en/european-surveillance-human-infection-novel-coronavirus-COVID-19
13. Organizzazione mondiale della sanità-OMS (2020) Sorveglianza globale per infezione umana con nuovo coronavirus (COVID-19) Guida intermedia. 21 gennaio, accesso al 28 gennaio 2020. Disponibile all’indirizzo:  https://www.who.int/docs/default-source/coronaviruse/20200121-global-surveillance-for-COVID-19.pdf
14. Xie X, Li Y, Sun H, Liu L (2009) Espirarono le goccioline a causa del parlare e della tosse. JR Soc Interface 6 (Suppl 6): S703 – S714. https://doi.org/10.1098/rsif.2009.0388.focus 15.Chan JF, Yuan S, Kok KH et al (2020) Un gruppo familiare di polmonite associato al nuovo coronavirus del 2019 che indica la trasmissione da persona a persona: un studio di un gruppo familiare. Lancetta. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)30154-9
15. Wang D, Hu B, Hu C et al (2020) Caratteristiche cliniche di 138 pazienti ospedalizzati con polmonite infettata da coronavirus del 2019 a Wuhan, in Cina. JAMA. https://doi.org/10.1001/jama.2020.1585
16. Gruppo di medicina respiratoria interventistica, Chinese Thoracic Society (2020) [Consenso degli esperti per la broncoscopia durante l’epidemia del romanzo 2019 Infezione da coronavirus (Versione di prova)]. 43 (0): E006. doi:  https://doi.org/10.3760/cma.j.issn.1001-0939.2020.0006
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