Plus d'un an après avoir navigué dans la vie d'une pandémie, la plupart connaissent leurs options de test Covid-19. Les tests antigéniques rapides, qui détectent des morceaux de coronavirus, peuvent fournir des résultats en moins de 30 minutes, mais avec une précision d'environ 85 %, ils ne sont pas assez fiables pour aider une personne à décider si elle doit se présenter à un événement de groupe. D'un autre côté, les tests PCR sont l'étalon-or en matière de précision, mais ils prennent des jours pour renvoyer les résultats.

Les chercheurs de la Northwestern University, cependant, visent à offrir le meilleur des deux mondes, grâce à un nouvel appareil appelé DASH. Pour effectuer un test avec DASH (abréviation de Diagnostic Analyzer for Specific Hybridization), quelqu'un prélèverait un échantillon d'écouvillon nasal, enclencherait l'extrémité de l'écouvillon dans une cartouche en plastique, puis insèrerait la cartouche dans l'appareil de la taille d'une boîte de céréales. L'appareil exécuterait ensuite la PCR et donnerait un résultat de test Covid-19 dans les 15 minutes.

Ce test PCR compact pour Covid-19 pourrait donner des résultats précis en 15 minutes Innovation

Le programme RADx des National Institutes of Health a financé des recherches sur environ cinq douzaines de technologies qui pourraient améliorer les tests de laboratoire clinique, les tests à domicile et les tests au point de service pour Covid-19, DASH inclus. Minute Molecular, la société qui développe l'appareil, a de grands espoirs pour qu'il soit un moyen efficace et précis de tester les personnes dans les écoles, les lieux de travail et les stades sportifs.

« C'est l'une des entreprises du bac PCR au point de service, ce qui, à notre avis, est essentiel car ce sera le test le plus précis que vous puissiez obtenir rapidement », déclare Todd Merchak, ingénieur biomédical. avec l'Institut national d'imagerie biomédicale et de bioingénierie et co-responsable du programme RADx. « Il devrait attraper même de faibles niveaux de virus dans votre salive ou votre échantillon nasal. C'est essentiel pour le dépistage.

Les experts en santé publique utilisent le dépistage pour surveiller de manière proactive les cas de Covid-19. C'est différent du diagnostic, c'est-à-dire lorsqu'une personne se sent malade et cherche un médecin qui peut identifier sa maladie et lui proposer un plan de traitement. Le dépistage peut avoir lieu à des endroits autres que le cabinet d'un médecin, comme avant un changement de poste de première ligne ou un vol, et implique de tester des personnes qui peuvent ne pas se rendre compte qu'elles sont porteuses du virus.

Une personne infectée propage le plus le virus avant de développer des symptômes de Covid-19, ce qui rend le virus « insidieux », explique le pathologiste moléculaire Justin Sanders, qui co-dirige le programme de test Covid-19, TRACE, à l'Oregon State University et n'est pas impliqué dans DASH. "Donc, le dépistage des personnes asymptomatiques et l'identification des personnes potentielles qui sont infectées et pourraient conduire à des chaînes de transmission supplémentaires, les isoler et mettre en quarantaine les contacts est tout simplement absolument vital."

Pour effectuer un test avec DASH, quelqu'un prélèverait un échantillon d'écouvillon nasal, enclencherait l'extrémité de l'écouvillon dans une cartouche en plastique, puis insèrerait la cartouche dans l'appareil de la taille d'une boîte de céréales.

(Northwestern University/Minute Molecular Diagnostics)

À l'heure actuelle, les tests les plus rapides et les plus faciles à exécuter sont les tests antigéniques rapides. Ces tests permettent de détecter les personnes porteuses d'une grande partie du virus, ce qui les rendrait très susceptibles d'infecter une autre personne. Mais les tests antigéniques ne sont pas assez sensibles pour renvoyer un résultat positif lorsqu'une personne est au début de son infection et a une faible quantité de virus. C'est un problème car cette petite quantité de virus peut se multiplier et devenir hautement transmissible.

Les tests PCR sont meilleurs pour donner des résultats positifs pour une personne avec une petite quantité de virus. Mais comme cela peut prendre des jours pour obtenir les résultats d'un test PCR, l'infection pourrait encore avoir une chance de se développer et de se propager. Il est préférable de détecter une infection virale lorsqu'elle est petite afin que la personne puisse s'auto-isoler avant que le virus n'ait la chance d'infecter quelqu'un d'autre.

"Beaucoup de problèmes avec la PCR dans les premières parties de la pandémie ne concernaient pas vraiment le temps qu'il a fallu pour faire le test [in the lab]», déclare Sally McFall, directrice scientifique de Minute Molecular et professeure de génie biomédical à la Northwestern University. Les cliniques doivent expédier leurs échantillons au laboratoire de test le plus proche, puis s'appuyer sur un nombre limité de personnel qualifié pour effectuer les tests, c'est donc ce goulot d'étranglement qui provoque des retards.

DASH est un test au point de service. Cela signifie que la même personne qui vous tamponne le nez effectuera également le test avec DASH et donnera les résultats, éliminant les étapes logistiques fastidieuses. Et le processus de PCR lui-même est également beaucoup plus court.

« De bout en bout, un test PCR classique en laboratoire, comme celui que nous effectuons ici, prendrait plus de trois heures », explique Sanders. « Une PCR de 15 minutes à un point de service est assez remarquable. C'est un laps de temps très court pour exécuter cette réaction jusqu'à l'achèvement et la détection. Je pense que c'est plutôt cool.

PCR signifie réaction en chaîne par polymérase, et c'est une procédure de laboratoire standard qui existe depuis 1985. La PCR est utilisée pour faire des copies de séquences courtes et spécifiques du code génétique. Pendant une phase froide, une protéine s'accroche au code génétique du virus et crée une courte copie. Ensuite, une phase chaude provoque la déconnexion de tous les produits chimiques les uns des autres et leur étalement dans la piscine de liquide. L'alternance de phases froides et chaudes fait augmenter le nombre de copies de manière exponentielle, tant que le matériel génétique du virus était présent en premier lieu.

DASH est capable d'extraire les informations génétiques virales de l'écouvillon en dix minutes, puis de déplacer l'échantillon vers une autre chambre pour exécuter 40 cycles de PCR en seulement cinq minutes. L'appareil mesure la quantité de matériel génétique dans la cartouche pendant le processus et affiche le résultat positif ou négatif sur un écran. Minute Molecular vise à rendre le test bon marché et facile à utiliser partout où quelqu'un pourrait avoir besoin d'un test Covid-19 rapide et précis.

Lorsque McFall et son collègue David Kelso ont développé DASH pour la première fois en 2017, ils l'ont imaginé comme un outil pour diagnostiquer les maladies sexuellement transmissibles pour les personnes dans les milieux à faibles ressources, où il peut être difficile d'obtenir les résultats des tests et un plan de traitement à une personne plusieurs jours après ils consultent un médecin. Mais lorsque la pandémie a commencé en 2020, l'équipe a pivoté pour appliquer la technologie aux tests Covid-19.

"C'était à peu près tous sur le pont, en se concentrant sur le fait d'essayer de développer les choses le plus rapidement possible afin que nous puissions essayer d'avoir un impact sur la pandémie", a déclaré McFall. "Scientifiquement, ce n'est pas différent [compared to the pre-Covid research]. C'est juste que c'est comme essayer de construire un avion pendant que vous le pilotez.

L'équipe dispose actuellement de dix prototypes d'appareils DASH qu'elle teste pour s'assurer qu'ils sont aussi précis que les tests PCR standard en laboratoire. Tout au long du développement de l'appareil, l'équipe a dû suivre de près les nouvelles recherches sur les variantes du coronavirus pour s'assurer que DASH peut détecter ces infections.

« Vous voulez montrer que vos résultats sont aussi solides que possible dans divers contextes, et dans le cas de tests au point de service comme celui-ci, un opérateur relativement inexpérimenté peut réellement utiliser l'instrument », explique Sanders. Il note également qu'il sera important de s'assurer que DASH peut s'adapter à d'éventuelles pénuries de plastiques et de produits chimiques utilisés dans les cartouches.

Minute Molecular prévoit de demander une autorisation d'utilisation d'urgence auprès de la Food and Drug Administration des États-Unis au cours de l'été et de soumettre des données sur DASH à une publication évaluée par des pairs. Si l'entreprise reçoit l'autorisation d'utilisation d'urgence, elle peut commencer à fabriquer des appareils et des cartouches DASH. Walter Narajowski, directeur de l'exploitation de Minute Molecular, estime que 1 500 appareils DASH pourront prendre en charge un million de tests par mois.

Les appareils pourraient être utiles partout où un groupe relativement restreint de personnes pénètre dans un espace où la transmission est très probable, ou dans les cliniques rurales qui ont du mal à faire parvenir leurs échantillons de test à un laboratoire pouvant exécuter une PCR standard. La taille du groupe est limitée par le fait que chaque unité DASH ne peut exécuter qu'un seul test à la fois, et à 15 minutes par test, ce temps s'additionnera, même si le site a plusieurs unités fonctionnant simultanément.

DASH peut être utilisé pour filtrer les travailleurs de première ligne, comme ceux des soins de santé ou des épiceries, avant de commencer un quart de travail, car ils entrent en contact avec tant de personnes chaque jour. Ou il pourrait être utilisé pour tester les membres d'une équipe sportive avant un match. Il ne serait pas pratique d'utiliser DASH pour tester tout un public de stade pour ce match, explique Sanders. DASH pourrait également fournir un support aux tests antigéniques rapides qui donnent des résultats ambigus, dit Merchak.

DASH est conçu pour rester utile même après le déclin de la pandémie de Covid-19. Seules quelques parties de la cartouche doivent être ajustées pour tester la présence de différents microbes, comme les virus de la grippe.

"Il a été construit avec la robustesse et… d'autres virus respiratoires à l'esprit", explique Merchak. «Donc, ce ne sont pas seulement pour la pandémie. Nous espérons que cela profitera à la population et aux soins de santé dans les années à venir. »