Une équipe de chercheurs du McGovern Institute for Brain Research du MIT, du Broad Institute of MIT and Harvard, du Ragon Institute et du Howard Hughes Medical Institute (HHMI) a développé une nouvelle plateforme de diagnostic appelée STOP (SHERLOCK Testing in One Pot) . Le test peut être exécuté en une heure en tant que réaction en une seule étape avec un minimum de manipulation, faisant progresser la technologie de diagnostic SHERLOCK basée sur CRISPR plus près d'un outil de test au point de service ou à domicile. Le test n'a pas été examiné ou approuvé par la FDA et n'est actuellement utilisé qu'à des fins de recherche.

Le test en une étape basé sur SHERLOCK permet une détection rapide et sensible de Covid-19

L'équipe a commencé à développer des tests pour COVID-19 en janvier après avoir appris l'émergence d'un nouveau virus qui a mis à l'épreuve le système de santé en Chine. La première version du système de diagnostic Covid-19 basé sur SHERLOCK de l'équipe est déjà utilisée dans les hôpitaux en Thaïlande pour aider à dépister les patients pour une infection à Covid-19.

Le nouveau test est nommé "STOPCovid" et est basé sur la plate-forme STOP. Dans la recherche, il a été démontré qu'il permet une détection rapide, précise et très sensible du virus Covid-19 SARS-CoV-2, avec un protocole simple qui nécessite une formation minimale et utilise un équipement simple et facilement disponible, comme des tubes à essai et bains-marie. STOPCovid a été validé dans des milieux de recherche à l'aide d'écouvillons nasopharyngés de patients diagnostiqués avec Covid-19. Il a également été testé avec succès dans des échantillons de salive auxquels de l'ARN SARS-CoV-2 a été ajouté comme preuve de principe.

L'équipe publie aujourd'hui le protocole ouvert sur un nouveau site Web appelé STOPCovid.science. Il est rendu ouvertement disponible conformément au cadre d'accès à la technologie COVID-19 organisé par l'Université de Harvard, le MIT et l'Université de Stanford. Le cadre établit un modèle par lequel des technologies d'une importance cruciale qui peuvent aider à prévenir, diagnostiquer ou traiter les infections à Covid-19 peuvent être déployées pour le plus grand bénéfice public sans délai.

Il existe un besoin urgent de tests COVID-19 étendus et précis pour détecter rapidement de nouveaux cas, idéalement sans avoir besoin d'équipement de laboratoire spécialisé. De tels tests permettraient la détection précoce de nouvelles infections et conduiraient à des mesures efficaces de "test-trace-isolat" pour contenir rapidement les nouvelles épidémies. Cependant, la capacité de test actuelle est limitée par une combinaison d'exigences pour les procédures complexes et l'instrumentation de laboratoire, et la dépendance à l'égard de fournitures limitées. STOPCovid peut être effectué sans extraction d'ARN, et bien que tous les tests des patients aient été effectués avec des échantillons de tampons nasopharyngés, des expériences préliminaires suggèrent que finalement les tampons peuvent ne pas être nécessaires. L'élimination de ces obstacles pourrait permettre une large diffusion.

"La possibilité de tester Covid-19 à la maison, ou même dans les pharmacies ou les lieux de travail, pourrait changer la donne pour ramener les gens au travail et dans leurs communautés en toute sécurité", explique Feng Zhang, co-inventeur du Technologie d'édition de génomes CRISPR, chercheur au McGovern Institute et HHMI, et membre principal du Broad Institute. "La création d'un outil de point de service est un objectif extrêmement important pour permettre des décisions opportunes pour protéger les patients et ceux qui les entourent."

Pour répondre à ce besoin, Zhang, les boursiers McGovern Omar Abudayyeh et Jonathan Gootenberg, et leurs collègues ont initié une campagne pour développer STOPCovid. Ils partagent leurs résultats et emballent les réactifs afin que d'autres équipes de recherche puissent rapidement effectuer des tests ou des développements supplémentaires. Le groupe partage également des données sur le site Web StopCOVID.science et via une préimpression soumise. Le site Web est également une plaque tournante où le public peut trouver les dernières informations sur les développements de l'équipe.

Comment ça fonctionne

Le test STOPCovid combine des enzymes CRISPR, programmées pour reconnaître les signatures du virus SARS-CoV-2, avec des réactifs d'amplification complémentaires. Cette combinaison permet de détecter aussi peu que 100 copies du virus SARS-CoV-2 dans un échantillon. En conséquence, le test STOPCovid permet une détection rapide, précise et très sensible de Covid-19 qui peut être effectuée en dehors des paramètres de laboratoire clinique.

STOPCovid a été testé sur des écouvillons nasopharyngés de patients en parallèle avec des tests validés cliniquement. Dans ces comparaisons directes, STOPCovid a détecté une infection avec une sensibilité et une spécificité de 97% en l'absence de matériel de laboratoire coûteux ou spécialisé. De plus, les chercheurs ont ajouté des génomes simulés du SRAS-CoV-2 dans des échantillons de salive sains et ont montré que STOPCovid est capable d'une détection sensible de la salive, ce qui éliminerait le besoin d'écouvillons en pénurie et rendrait potentiellement l'échantillonnage beaucoup plus facile.

"Le test vise à être finalement assez simple pour que tout le monde puisse l'utiliser dans des environnements à faibles ressources, y compris dans les cliniques, les pharmacies ou les lieux de travail, et il pourrait même être mis dans un format clé en main pour une utilisation à la maison", explique Abudayyeh .

Gootenberg ajoute: "Puisque STOPCovid peut fonctionner en moins d'une heure et ne nécessite aucun équipement spécialisé, et si nos résultats préliminaires de tests de virus synthétique dans la salive se vérifient dans les échantillons de patients, cela pourrait répondre au besoin de tests évolutifs pour rouvrir notre société . "

Surtout, le test complet - à la fois l'amplification du génome viral et la détection ultérieure - peut être effectué en une seule réaction, comme indiqué sur le site Web, à partir d'écouvillons ou de salive. Pour concevoir cela, l'équipe a testé un certain nombre d'enzymes CRISPR pour en trouver une qui fonctionne bien à la même température requise par les enzymes qui effectuent l'amplification. Zhang, Abudayyeh, Gootenberg et leurs équipes, y compris les étudiants diplômés Julia Joung et Alim Ladha, se sont installés sur une protéine appelée AapCas12b, une protéine CRISPR de la bactérie Alicyclobacillus acidophilus, responsable du goût "off" associé au jus d'orange gâté. Avec AapCas12b, l'équipe a pu développer un test qui peut être effectué à température constante et ne nécessite pas d'ouvrir les tubes à mi-chemin du processus, une étape qui conduit souvent à une contamination et à des résultats de test peu fiables.

Partage d'informations et prochaines étapes

L'équipe a préparé des réactifs pour 10000 tests à partager gratuitement avec des scientifiques et des collaborateurs cliniques du monde entier qui souhaitent évaluer le test STOPCovid pour une utilisation diagnostique potentielle, et ils ont mis en place un site Web pour partager les dernières données et mises à jour avec les scientifiques et communauté clinique. Les kits et réactifs peuvent également être demandés via un formulaire sur le site Internet.

Des échantillons de patients ont été fournis par Keith Jerome, Alex Greninger, Robert Bruneau, Mee-li W. Huang, Nam G. Kim, Xu Yu, Jonathan Li et Bruce Walker. Ce travail a été soutenu par la Fondation Patrick J. McGovern et le McGovern Institute for Brain Research. F.Z est également soutenu par le NIH (subventions 1R01-MH110049 et 1DP1-HL141201); Fondation Mathers; l'Institut médical Howard Hughes; Projet de philanthropie ouverte; J. et P. Poitras; et R. Metcalfe.

Zhang, Abudayyeh, Gootenberg, Joung et Ladha sont des inventeurs de demandes de brevet liées à cette technologie déposées par le Broad Institute, dans le but spécifique de garantir que cette technologie puisse être mise à disposition librement, largement et rapidement pour la recherche et le déploiement. Abudayyeh, Gootenberg et Zhang sont co-fondateurs, conseillers scientifiques et détiennent des participations dans Sherlock Biosciences, Inc. Zhang est également co-fondateur d'Editas Medicine, de Beam Therapeutics, de Pairwise Plants et d'Arbor Biotechnologies.