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La prova diffusa ha potuto contribuire a fermare la diffusione di COVID-19

Il mondo è ora nelle pinse di una pandemia storica. Il numero di vittime dal coronavirus novello ha scalato a più di 117.000 negli Stati Uniti e 448.000 intorno al mondo. I casi totali della malattia, chiamati COVID-19, sono salito dopo 2 milioni negli Stati Uniti e 8,3 milioni globalmente. I dibattiti ora stanno infuriando circa se gli stati di Stati Uniti hanno cominciato a muoversi troppo rapidamente per riaprire i ristoranti, le memorie, i parrucchieri e la miriade altri motori di vita e del commercio dopo le settimane del lockdown.

Ma c'è un'area di accordo diffuso, dice Robert Tjian, un ricercatore di Howard Hughes Medical Institute all'università di California, Berkeley: il percorso sicuro dalla pandemia richiede gli importi enormi della prova. Nell'emissione del 1° maggio 2020 del RNA del giornale, Tjian, il co-author Meagan Esbin di studio ed i loro colleghi hanno esaminato gli avanzamenti recenti nelle tecniche di collaudo COVID-19 ed hanno evidenziato le barriere che affrontano la prova diffusa. Per rintracciare la diffusione dell'agente patogeno e per fermare la catena di trasmissione, è cruciale da provare sia SARS-CoV-2 a virus stesso che per prova che la gente precedentemente è stata infettata, Tjian spiega.

I paesi che hanno revocato finora con successo i loro scoppi, quale la Nuova Zelanda, Taiwan, la Corea del Sud e l'Islanda, hanno fatto il migliore processo dell'identificazione dei casi. Al contrario, “gli Stati Uniti hanno fatto abbastanza male,„ dice Lawrence Gostin, professore di medicina ed esperto in salute pubblica alla Georgetown University.

Quel venire a mancare non è in mancanza di sforzo in comunità scientifica. Massa di ricercatori intorno al paese ha caduto che cosa stavano facendo per affrontare la sfida negli Stati Uniti, Tjian dice. Infatti, aggiunge, nella compilazione dei molti studi descritti in documento del suo gruppo, lui “è stato sorpreso a quanto tanti laboratori hanno convertito rapidamente in lavorare a COVID-19.„

Questi laboratori hanno inventato i nuovi approcci innovatori per le prove come pure per il superamento dei gravi ostacoli che hanno ostacolato gli sforzi di prova presto nella pandemia. Alcuni laboratori, come a Berkeley, hanno installato le loro proprie operazioni di prova rapide per servire le comunità locali, pubblicanti rapidamente i loro metodi “in moda da non dovere reinventare ognuno la ruota,„ dice Tjian. Questi e molti altri sforzi stanno contribuendo a rispondere ad alcune delle domande di base circa il combattimento della pandemia.

Perché sono provare così importanti?

SARS-CoV-2 è un virus particolarmente pernicioso. È sia altamente contagioso che relativamente letale, con un tasso di mortalità che è ancora incerto ma più superiore a quello di influenza - 10 volte o più alti, alcuni dati suggeriscono. Ma la funzionalità più wiliest del virus è che può essere sparsa dalla gente che nemmeno sa che sono infettati. Al contrario, le vittime del virus originale di SAR nel 2003 non erano più contagiose finché sintomi severi direzione, rendendolo facile isolare quella gente e tagliare la catena di trasmissione.

Negli Stati Uniti, il numero dei casi confermati di coronavirus ha sorpassato due milioni. Densità di caso indicata nel rosso. Osservi il cruscotto pieno con il controllo di caso per pæse. Credito: Johns Hopkins University

Che la gente può avere COVID-19 senza sintomi è uno degli aspetti più provocatori di impedimento sparsi.„

Eric Topol, fondatore e Direttore dello Scripps ricerca l'istituto di traduzione

Una persona unknowingly infettata può infettare dozzine di altre, come indicato dagli eventi “superspreading„ come una pratica del coro nello Stato del Washington, Con 32 casi confermati e un uomo che ha visualizzato parecchi night-club sudcoreani, infettante più di 100 persone.

Inoltre, provare possono macchiare SARS-CoV-2 soltanto quando una persona infettata attivamente sta producendo i lotti del virus, dicono Tjian. Ecco perché tre tipi di prove sono vitali, dice. La gente con tutti i sintomi COVID-19 dovrebbe essere esaminata, per macchiare appena possibile i nuovi casi. La gente che è stata in contatto con una persona infettata anche dovrebbe essere esaminata, anche se non hanno sintomi. E per concludere, dice, i fornitori di cure mediche dovrebbero esaminare la gente ad anticorpi al virus, per identificare coloro che può già essere infettato.

Come gli scienziati provano a nuovo coronavirus?

SARS-CoV-2 si riproduce entrando nelle cellule umane, quindi dirottando il macchinario delle cellule per fare molte copie del suo materiale genetico, chiamate RNA. Gli scienziati hanno progettato parecchi metodi di collaudo per macchiare questo RNA virale distintivo. Il metodo impiegato in quasi tutte le prove fin qui e considerato “il sistema monetario aureo„ conta su una tecnica per ampliare gli importi minuscoli dei geni virali. In primo luogo, un tampone raccoglie le celle infettate dalla gola di una persona, riunente i bit di RNA virale. Che il materiale genetico è depurato tipicamente e poi è copiato da RNA in DNA complementare. Il DNA poi è milioni copiati di periodi facendo uso di un metodo standard conosciuto come reazione a catena della polimerasi (PCR). Per concludere, una sonda fluorescente si aggiunge che emette un'incandescenza indicatrice quando le copie del DNA del RNA virale sono presenti.

La PCR non è il solo approccio possibile. Gli scienziati al MIT e ad altre università egualmente repurposed il gene che modificano CRISPR chiamato tecnica per individuare rapidamente SARS-CoV-2. CRISPR usa gli enzimi costruiti per tagliare il DNA nei posti precisi. I cablaggi di approccio di test che capacità di cercare per un bit specifico del codice genetico, in questo caso un RNA virale, facendo uso di un enzima che è flourescente quando trova l'obiettivo distintivo SARS-CoV-2. All'inizio di maggio, Food and Drug Administration ha dato l'autorizzazione di emergenza alla prova sviluppata dal gruppo del MIT, che piombo dal ricercatore Feng Zhang di HHMI.

Un'altra tecnica di collaudo legge rapidamente ogni RNA “lettera„ del genoma virale, facendo uso di un trattamento chiamato ordinamento genetico. Quella è capacità di distruggere più di quanto necessario per la rilevazione del virus, ma è stato particolarmente utile a tracciare una carta del marzo implacabile del virus intorno al globo. Ed alcuni ricercatori stanno sperimentando con DNA abile “nanoswitches„ che può lanciare da una forma ad un altro e genera un'incandescenza fluorescente quando macchiano un pezzo di RNA virale.

Gli scienziati possono inoltre vedere i segni indicatori dell'infezione nel sangue. Una volta che la gente è stata infettata, i loro sistemi immunitari rispondono creando gli anticorpi destinati per neutralizzare il virus. Le prove dell'anticorpo individuano che risposta immunitaria in campioni di sangue facendo uso di una proteina costruita per legare agli anticorpi SARS-CoV-2. Creando una prova dell'anticorpo che è sia sensibile che accurato può essere complesso, tuttavia.

Comunque la prova di coronavirus negli Stati Uniti ha lottato per raggiungere i livelli stati necessari, “la scienza non è la parte complicata,„ dice Tjian. “Come niente altro nella ricerca, c'è più di una soluzione.„ Invece, il problema reale sta accelerando il passo della prova.

Che cosa è il registro degli Stati Uniti sulla prova?

Proprio mentre il virus ha infuriato attraverso Wuhan, la Cina, nel gennaio 2020 ed ha cominciato uccidere gli Americani a febbraio (o forse ancora più presto), il governo degli Stati Uniti non riuscito per preparare per la pandemia di diffusione. Non c'era essenzialmente “risposta„ dal governo federale, Tjian dice. “Non potreste immaginare un gruppo peggiore della direzione occuparti di questa pandemia mondiale.„

L'amministrazione di Trump ha rifiutato di usare ad una prova basata a PCR sviluppata dall'organizzazione mondiale della sanità (WHO), per esempio e una prova ha prodotto dal centri per il controllo e la prevenzione delle malattie degli Stati Uniti (CDC) risultata per essere difettosa. La mancanza di sforzo nazionale coordinato ha lasciato gli stati, le società ed i laboratori dell'università rimescolanti per colmare la lacuna.

Come i laboratori e stati negli Stati Uniti ha corso per amplificare le loro capacità di prova, si sono imbattuti nei gravi ostacoli ed i blocchi stradali. Per esempio, “soltanto alcune case di offerta stavano fornendo i reagenti [stati necessari per le reazioni di PCR] e le offerte erano doloroso insufficienti,„ dice Tjian. Anche la strumentazione di base, come i tamponi utilizzati per la raccolta dei campioni, era difficile da trovare. “Che era una cosa che ci ha catturati dalla sorpresa,„ richiama Tjian. “Chi avrebbe immaginato che il pezzo tariffa-più limitato di questo intero puzzle sia il tampone?„ È risultato che il produttore principale dei tamponi approvati dal CDC era una fabbrica in Italia del Nord, una regione fra quelli i più duramente colpiti dal virus.

Senza prova sufficiente, c'era “uno spazio tragico di dati che insidia la risposta pandemica degli Stati Uniti,„ scrive il ricercatore Eric C. Schneider di servizio sanitario in un commento nell'emissione del 15 maggio di New England Journal di medicina. Invece di potere esaminare ogni persona con i sintomi e tutto quelli erano stati in contatto con, come i paesi come la Corea del Sud hanno fatto, la scarsità significata riservando le prove ai pazienti ospedalizzati e per l'aiuto impediscono ai lavoratori di sanità di trasmettere COVID-19, lui spiegano.

La mancanza di dati sui numeri di caso lo ha fatto che sfida per modellare il percorso della pandemia, scrive Schneider, del fondo del commonwealth, le fondamenta private puntate su migliorando il sistema sanitario. Di conseguenza, è stato difficile da anticipare dove i servizi medici di emergenza, i letti di ospedale ed i ventilatori sono più necessari.

Da ora a metà maggio, la capacità di prova negli Stati Uniti definitivo era aumentato da alcuni mille un il giorno a circa 300.000 un giorno. Eppure, quello è a corto di lontano che cosa è necessario. La carta stradale di Harvard ai preventivi pandemici di elasticità, per esempio, che il paese richiederà la prova ad un tasso “di 20 milioni un il giorno completamente di remobilize l'economia.„ Per riaprire sicuro, “abbiamo bisogno delle capacità massicce di prova corrente non esistiamo,„ dice il Gostin di Georgetown, uno degli autori del rapporto.

Come possono gli scienziati sormontare i gravi ostacoli di prova?

Gli scienziati intorno al mondo hanno risposto alle sfide posate dal coronavirus novello. Il gruppo di Berkeley, per esempio, ha amplificato drammaticamente la sua capacità di prova ed ha diminuito i costi per avvicinarsi a $1 per prova con i miglioramenti come il salto dell'un punto - depurazione del RNA - e preparazione dei loro propri reagenti. “Non è scienza di razzo, ma ci ha richiesto cinque settimane per capire i dettagli perché le società commerciali vi non dicono che che cosa è in loro reagenti,„ spiega Tjian. Il gruppo di ricerca ha messo a disposizione la loro prova fatta in casa liberamente di tutto il laboratorio che vuole ripiegarlo.

Nel frattempo, i gruppi a Rutgers, a Yale (ricercatore compreso Akiko Iwasaki di HHMI) e ad altri centri hanno eliminato l'esigenza dei tamponi della gola indicando che i campioni della saliva funzionano parimenti. Quello apre la porta per dirigersi le prove più largamente, poiché sputando in un tubo e spedicendolo ad un laboratorio è ben più facile del tamponando.

I progressi egualmente stanno realizzandi in prova per gli anticorpi. La maggior parte dei dozzine cosiddetta sierologia prova inizialmente sul servizio non ha avuto la sensibilità e la specificità per selezionare soltanto quegli anticorpi diretti a SARS-CoV-2. La sfida è che le prove richiedono facendo uso delle copie di una proteina virale che lega agli anticorpi. Un tasto a risolvere quel problema, risulta, sta usando le cellule di mammiferi per fare la proteina virale con la forma precisa stata necessaria per puntare appena gli anticorpi SARS-CoV-2.

Come la guida di prova domerà la pandemia?

La strategia di base per il superamento del COVID-19 sta identificando la gente infettata, trovando e provando chiunque hanno contattato e persone infettate quarantining. Quello non è pratico per le grandi città o gli interi paesi, dato i numeri vacillante delle prove necessarie, le sfide logistiche e le emissioni spinose della segretezza. Ma ci sono modi abili fondere un più ampio netto senza tante diverse prove.

Uno sta ammassando insieme molti campioni in un raggruppamento, di modo che i grandi gruppi di persone possono essere riflessi con soltanto una prova. Poi, se il virus rivela nel raggruppamento, i funzionari di salute pubblica possono esaminare le persone in quel gruppo per segnare le infezioni con esattezza.

Forse ancor più potente sta riflettendo le acque luride. Il virus può comparire ben più presto in feci di una persona entro tre giorni dell'infezione - dell'inizio dei primi sintomi. Gli scienziati potrebbero usare la prova standard di PCR sui campioni delle acque luride per individuare il virus. E raccogliendo i campioni dalle posizioni specifiche, quali le botole, sparse in tutta una comunità, sarebbe possibile restringere la posizione di tutte le infezioni ad alcuni blocchi o persino diverse edilizie, come un complesso condominiale o un dormitorio dell'istituto universitario. “Potete determinare il caricamento virale e come sta cambiando col passare del tempo con una prova un il giorno,„ dice Tjian. “Che sarebbe stupefacente.„

Tjian e molti altri ora stanno capendo come questi approcci potrebbero essere usati per riaprire sicuro un'università o un affare. Gli sforzi su grande scala di prova sarebbero ad alto contenuto di manodopera e non economici, dice, ma ben più economico del chiudendo giù un'intera economia - e ben più sicuro della riapertura senza prova adeguata, come alcuni stati ora sta facendo. E mentre gli scienziati continuano ad aumentare le capacità difficili ed a creare le prove più economiche e migliori, questa strategia dovrebbe presto essere all'interno dello sbraccio.

Source:
Journal reference:

Esbin, M.N., et al. (2020) Overcoming the bottleneck to widespread testing: a rapid review of nucleic acid testing approaches for COVID-19 detection. RNA. doi.org/10.1261/rna.076232.120.