Il dispositivo microfluidico a cui verranno applicati ∼20 μL di campioni contenenti 2 μL di siero. Credito:Nishiyama K. et al., Sensori e attuatori B:Chimico. 21 aprile 2020
I ricercatori sono riusciti a rilevare l'anticorpo del virus dell'influenza aviaria nel siero del sangue entro 20 minuti, utilizzando un analizzatore portatile che hanno sviluppato per condurre rapidi biotest in loco. Se viene sviluppato un reagente adatto, questa tecnologia potrebbe essere utilizzata per rilevare gli anticorpi contro SARS-CoV-2, il virus responsabile del COVID-19.
L'influenza aviaria è una malattia del pollame causata dall'infezione da virus dell'influenza A. Una risposta iniziale rapida per una sospetta infezione e una sorveglianza continua sono essenziali per mitigare il danno da agenti altamente patogeni, patogeni trasmissibili come i virus dell'influenza aviaria.
In genere, il metodo della reazione a catena della polimerasi (PCR) viene utilizzato per rilevare il genoma virale, ma la sua complicata procedura richiede una notevole quantità di tempo. Un altro metodo prevede la rilevazione di anticorpi prodotti nel corpo in reazione all'infezione da virus. Però, i metodi di rilevamento degli anticorpi ampiamente utilizzati possono essere imprecisi perché l'esistenza degli anticorpi è generalmente determinata dalla vista.
Il gruppo, tra cui Keine Nishiyama, uno studente di dottorato presso la Graduate School of Chemical Science and Engineering dell'Università di Hokkaido, e il professor Manabu Tokeshi della Facoltà di Ingegneria dell'università, condotto questo studio per sviluppare un nuovo metodo e un analizzatore in grado di eseguire rapidamente, rilevamento facile e selettivo degli anticorpi. Il metodo si basa sul test immunologico di polarizzazione della fluorescenza convenzionale (FPIA), ma applica un meccanismo di misurazione diverso per rendere l'analizzatore molto più piccolo e portatile. L'analizzatore pesa solo 5,5 chilogrammi.
L'analizzatore di polarizzazione a fluorescenza portatile di nuova concezione (35 cm di larghezza, 15 cm di altezza, 15 cm di lunghezza, e pesa 5,5 kg) combina un dispositivo microfluidico, un sistema ottico, un cristallo liquido, e un sensore di immagine, consentendo l'analisi rapida di più campioni. Credito:Nishiyama K. et al., Sensori e attuatori B:Chimico. 21 aprile 2020
Un'immagine ottenuta dal dispositivo e da analizzare dall'analizzatore di immagini. I campioni mostrano diversi gradi di polarizzazione della luce a seconda della presenza, assenza, o la quantità di anticorpi anti-virus dell'influenza aviaria H5. Credito:Nishiyama K. et al., Sensori e attuatori B:Chimico. 21 aprile 2020
L'uso combinato di molecole di cristalli liquidi, un sensore di immagine e il dispositivo microfluidico consentono di esaminare più campioni contemporaneamente e riducono il volume di ciascun campione richiesto. Le molecole di cristalli liquidi sono in grado di controllare la direzione di polarizzazione della luce fluorescente, mentre il dispositivo microfluidico ha un numero di microcanali come recipiente di misura.
Il gruppo ha anche sviluppato un reagente per rilevare l'anticorpo del virus dell'influenza aviaria anti-H5, una proteina marcata con fluoresceina che si lega solo con l'anticorpo. Il reagente è stato realizzato riproducendo frammenti proteici di emoagglutinina (HA), che sono espressi sulla superficie del virus dell'influenza aviaria H5, attraverso la ricombinazione genica e l'etichettatura di molecole fluorescenti sui frammenti.
Per effettuare la misurazione, il siero raccolto dagli uccelli è stato miscelato con il reagente e lasciato per 15 minuti. La miscela è stata iniettata nel dispositivo microfluidico e misurata con l'analizzatore di polarizzazione a fluorescenza portatile. I movimenti molecolari del reagente legato all'anticorpo saranno più piccoli nel liquido, producendo un diverso grado di polarizzazione rispetto al reagente non legato all'anticorpo. Il sistema è in grado di rilevare l'anticorpo del virus dell'influenza aviaria anti-H5 con solo 2 microlitri di campione di siero ed entro 20 minuti.
"Il nostro analizzatore potrebbe essere utilizzato per condurre altri biotest se vengono sviluppati reagenti adatti, ", afferma Tokeshi. Il gruppo ha già rilevato con successo micotossine e costituenti di farmaci. "Riproducendo frammenti di proteine spike espresse nel nuovo coronavirus, e usandoli come reagenti, l'analizzatore dovrebbe essere in grado di rilevare gli anticorpi anti-coronavirus."
