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I ricercatori di Stanford creano un'unità altamente automatizzata che può individuare COVID-19 in 30 minuti

In tutto la pandemia, gli esperti nella malattia infettiva ed i lavoratori medici di linea di battaglia hanno chiesto una prova più veloce, più economica e più affidabile COVID-19. Ora, facendo leva la cosiddetta “il laboratorio tecnologia su un chip„ e la tecnica modificante genetica di avanguardia conosciute come CRISPR, ricercatori a Stanford ha creato un'unità altamente automatizzata che può identificare la presenza del coronavirus novello appena in una mezza ora.

“Il microlab è della dimensione del chip appena una metà microfluidic di una carta di credito che contiene una rete complessa dei canali più piccoli della larghezza dei capelli umani,„ ha detto l'autore senior dello studio, Juan il G. Santiago, il professore delle fondamenta di Charles Lee Powell dell'ingegneria meccanica a Stanford e ad un esperto in microfluidics, di un campo votato ai liquidi gestenti e delle molecole alla microscala facendo uso dei chip.

La nuova prova COVID-19 è dettagliata in uno studio pubblicato il 4 novembre negli atti del giornale dell'Accademia nazionale delle scienze. “La nostra prova può identificare relativamente rapidamente ed economico un'infezione attiva. Non è egualmente fiduciosa negli anticorpi come molte prove, che indica soltanto se qualcuno ha avuto la malattia e non se corrente sono infettati e quindi contagioso,„ ha spiegato Ashwin Ramachandran, un dottorando di Stanford ed autore dello studio il primo.

La prova del microlab approfitta del fatto che i coronaviruses gradiscono SARS-COV-2, il virus che causa COVID-19, lascia le impronte digitali genetiche minuscole dovunque vadano sotto forma di fili di RNA, il precursore genetico di DNA. Se il RNA dei coronavirus è presente in un campione del tampone, la persona da cui il campione è stato prelevato è infettato.

Per iniziare una prova, il liquido da un campione nasale del tampone è caduto nel microlab, che usa i campi elettrici per estrarre e depurare tutti gli acidi nucleici come RNA che potrebbe contenere. Il RNA depurativo poi è convertito in DNA e poi è ripiegato più volte facendo uso di una tecnica conosciuta come l'amplificazione isotermica.

Dopo, il gruppo ha usato un enzima chiamato CRISPR-Cas12 - un fratello germano dell'enzima CRISPR-Cas9 connesso con il premio Nobel di quest'anno in chimica - per determinare se c'è ne del DNA ampliato venissero dal coronavirus.

In caso affermativo, l'enzima attivato avvia le sonde fluorescenti che inducono il campione ad emettere luce. Qui anche, i campi elettrici svolgono un ruolo cruciale aiutando il concentrato tutti ingredienti importanti - il DNA dell'obiettivo, l'enzima di CRISPR e le sonde fluorescenti - insieme in uno spazio minuscolo più piccolo della larghezza dei capelli umani, aumentante drammaticamente le probabilità che interagiranno.

Il nostro chip è unico in quanto usa i campi elettrici ad entrambi depura gli acidi nucleici dal campione ed accelerare le reazioni chimiche che ci lasciano sapere sono presenti.„

Juan G. Santiago, l'autore senior dello studio

Il gruppo ha creato il suo bilancio dell'unità con una miseria di circa $5.000. Per ora, l'operazione di amplificazione del DNA deve essere eseguita fuori del chip, ma Santiago prevede che entro i mesi il suo laboratorio integri tutti i punti in un singolo chip.

Parecchi test diagnostici del umano-disgaggio usano le simili tecniche di amplificazione e degli enzimi del gene, ma sono più lenti e più costosi di nuova prova, che fornisce i risultati in appena 30 minuti. Altre prove possono richiedere i punti più manuali e possono richiedere parecchie ore.

I ricercatori dicono che il loro approccio non è specifico a COVID-19 e potrebbe adattarsi per individuare la presenza di altri microbi nocivi, quale Escherichia coli nei campioni di acqua o dell'alimento, o la tubercolosi ed altre malattie nel sangue.

“Se vogliamo cercare una malattia differente, progettiamo semplicemente la sequenza appropriata dell'acido nucleico su un computer e la inviamo sopra il email ad un creatore commerciale di RNA sintetico. Essi rispedizione per posta una fiala con la molecola che completamente modifica la nostra analisi per una nuova malattia,„ Ramachandran ha detto.

I ricercatori stanno lavorando con la società del Ford Motor più ulteriormente per integrare i punti e per sviluppare il loro prototipo in un prodotto commerciabile.

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.