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Les chercheurs de Stanford produisent un dispositif hautement robotisé qui peut trouver COVID-19 en 30 mn

Dans toute la pandémie, les experts en matière de maladie infectieuse et les travailleurs médicaux de ligne du front ont demandé un test COVID-19 plus rapide, meilleur marché et plus fiable. Maintenant, accroissant la soi-disant le « laboratoire technologie sur frite » et la technique génétique tranchante de retouche connues sous le nom de CRISPR, des chercheurs chez Stanford ont produit un dispositif hautement robotisé qui peut recenser la présence du coronavirus nouveau dans juste une demie heure.

« Le microlab est une moitié microfluidic de la taille de frite juste d'une carte de crédit contenant un réseau complexe des glissières plus petites que la largeur des cheveux, » a dit l'auteur supérieur de l'étude, Juan G. Santiago, professeur de fondation de Charles Lee Powell de l'industrie mécanique à Stanford et à un expert en matière de microfluidics, d'un inducteur consacré aux liquides de réglage et des molécules à la micro-échelle utilisant des frites.

Le test COVID-19 neuf est détaillé dans une étude publiée le 4 novembre dans les démarches de tourillon de l'académie nationale des sciences. « Notre test peut recenser une infection active relativement rapidement et à bon marché. Il n'est également pas dépendant sur des anticorps comme beaucoup de tests, qui indique seulement si quelqu'un a eu la maladie, et pas s'ils sont actuel infectés et pour cette raison contagieux, » a expliqué Ashwin Ramachandran, un étudiant de troisième cycle de Stanford et auteur de l'étude le premier.

Le test de microlab tire profit du fait que les coronaviruses aiment SARS-COV-2, le virus qui entraîne COVID-19, laisse les empreintes digital génétiques minuscules partout où ils vont sous forme de boucles d'ARN, le précurseur génétique d'ADN. Si l'ARN des coronavirus est présent dans un échantillon d'écouvillon, la personne dont l'échantillon a été prélevé est infecté.

Pour commencer un test, le liquide d'un échantillon nasal d'écouvillon est lâché dans le microlab, qui emploie les champs électriques pour extraire et purifier tous les acides nucléiques comme l'ARN qu'il pourrait contenir. L'ARN purifié est alors converti en ADN et plusieurs fois alors reproduit utilisant une technique connue sous le nom d'amplification isotherme.

Ensuite, l'équipe avait l'habitude une enzyme CRISPR-Cas12 appelé - un enfant de mêmes parents de l'enzyme CRISPR-Cas9 liée au prix Nobel de cette année en chimie - pour déterminer si l'ADN amplifié l'un des venait du coronavirus.

Si oui, l'enzyme activée déclenche les sondes fluorescentes qui font rougeoyer l'échantillon. Ici aussi, les champs électriques jouent un rôle essentiel en aidant le concentré toutes les composantes importantes - l'objectif ADN, l'enzyme de CRISPR et les sondes fluorescentes - ensemble dans un espace minuscule plus petit que la largeur des cheveux, augmentant considérablement les occasions qu'ils agiront l'un sur l'autre.

Notre frite est seule parce qu'elle emploie les champs électriques à les deux purifient les acides nucléiques de l'échantillon et pour accélérer les réactions chimiques qui nous font savoir elles sont présentes. »

Juan G. Santiago, l'auteur supérieur de l'étude

L'équipe a produit son budget de dispositif à peu de frais environ de $5.000. Pour l'instant, l'opération d'amplification de l'ADN doit être exécutée en dehors de la frite, mais Santiago compte que dans les mois son laboratoire intégrera toutes les opérations dans une puce unique.

Plusieurs tests diagnostique de humain-écaille emploient les techniques assimilées d'amplification du gène et d'enzymes, mais ils sont plus lents et plus chers que le test neuf, qui fournit des résultats en juste 30 mn. D'autres tests peuvent exiger des opérations plus manuelles et peuvent prendre plusieurs heures.

Les chercheurs disent que leur approche n'est pas spécifique à COVID-19 et pourrait être adaptée pour trouver la présence d'autres microbes nuisibles, tels qu'Escherichia coli dans des échantillons de nourriture ou d'eau, ou tuberculose et d'autres maladies dans le sang.

« Si nous voulons rechercher une maladie différente, nous concevons simplement la séquence appropriée d'acide nucléique sur un ordinateur et l'envoyons au-dessus de l'email à un générateur commercial d'ARN synthétique. Il renvoi une fiole avec la molécule qui modifie complet notre analyse pour une maladie neuve, » Ramachandran a dit.

Les chercheurs travaillent avec la compagnie de Ford Motor pour intégrer davantage les opérations et pour développer leur prototype en produit commercialisable.

Source:
Journal reference:

Ramachandran, A., et al. (2020) Electric field-driven microfluidics for rapid CRISPR-based diagnostics and its application to detection of SARS-CoV-2. PNAS. doi.org/10.1073/pnas.2010254117.