La stagione del raffreddore, dell’influenza e del COVID-19 porta con sé quel rituale ormai familiare:fare il tampone, aspettare, guardare il risultato. Ma cosa succederebbe se, invece di impiegare 15 minuti o più, un test potesse determinare rapidamente se hai il COVID-19 con una sostanza chimica luminosa? Ora, in ACS Central Science , i ricercatori descrivono un potenziale test COVID-19 ispirato alla bioluminescenza. Utilizzando una molecola presente nei crostacei, hanno sviluppato un approccio rapido che rileva la proteina SARS-CoV-2 in modo paragonabile a quello utilizzato nella ricerca sui vaccini.
Dalle lucciole ai pesci lanterna, molti animali possiedono gli strumenti chimici per produrre luce. Tipicamente, questa reazione richiede il substrato luciferina e l'enzima luciferasi. Tuttavia, una classe di luciferine meno discriminanti, note come composti di tipo imidazopirazinone (IPT), può brillare quando incontra altre proteine, comprese quelle che non sono considerate enzimi.
Precedenti ricerche suggeriscono che le luciferine IPT potrebbero servire come base per un nuovo tipo di test medico che utilizza la luminescenza per annunciare la presenza di una proteina bersaglio in un campione. Ryo Nishihara, Ryoji Kurita e colleghi sospettavano che una luciferina IPT potesse reagire con la proteina spike SARS-CoV-2, che consente alle particelle virali di invadere le cellule e causare COVID-19, aprendo la porta allo sviluppo di un test brillante.
Il team ha prima studiato la capacità di 36 diverse luciferine IPT di reagire con una singola unità di proteina spike. Solo una molecola, proveniente da minuscoli crostacei del genere Cypridina, emetteva luce. I ricercatori hanno poi testato l'attività della luciferina con la proteina Spike nel suo stato naturale, quando tre unità si sono piegate insieme.
Hanno scoperto che, nel corso di 10 minuti, poteva essere rilevata una quantità adeguata di luce. Era necessario un dispositivo di lettura a luminescenza disponibile in commercio; la luce non poteva essere vista ad occhio nudo. Ulteriori esperimenti hanno indicato che la luciferina dell'IPT era selettiva perché non brillava quando esposta a sei proteine presenti nella saliva. Definiscono questa specifica reazione di luminescenza da parte di biomolecole non luciferasi come "chemiluminescenza catalizzatrice di biomolecole (BCL)".
Infine, hanno scoperto che la luciferina poteva rilevare la quantità della proteina spike nella saliva con la stessa precisione della tecnica attualmente utilizzata nello sviluppo di vaccini. Tuttavia, il sistema della luciferina ha fornito risultati in un minuto, molto più velocemente degli attuali test rapidi presso i punti di cura.
Secondo i ricercatori, questo approccio basato su BCL potrebbe servire come base per un semplice test “mix and read” in cui la luciferina IPT viene aggiunta alla saliva non trattata di qualcuno sospettato di avere COVID-19. Notano che un approccio simile potrebbe essere adattato per rilevare altri virus che possiedono proteine simili a picchi, come l'influenza, il MERS-CoV e altri coronavirus.
Ulteriori informazioni: Attività pseudo-luciferasica della proteina Spike SARS-CoV‑2 per la cipridina luciferina, ACS Central Science (2024). DOI:10.1021/acscentsci.3c00887
Informazioni sul giornale: ACS Scienza Centrale
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