Piccole reti tessute da filamenti di DNA coprono le proteine spike del virus che causa il COVID-19 ed emettono un segnale luminoso nel rendering di questo artista. Credito:Xing Wang, Università dell'Illinois
Minuscole reti tessute da filamenti di DNA possono irretire la proteina spike del virus che causa il COVID-19, illuminando il virus per un test diagnostico rapido ma sensibile e impedendo anche al virus di infettare le cellule, aprendo una nuova possibile via all'antivirale trattamento, secondo un nuovo studio.
I ricercatori dell'Università dell'Illinois Urbana-Champaign e collaboratori hanno dimostrato la capacità delle reti di DNA di rilevare e impedire il COVID-19 nelle colture cellulari umane in un articolo pubblicato sul Journal of the American Chemical Society .
"Questa piattaforma combina la sensibilità della PCR e la velocità e il basso costo dei test antigenici", ha affermato il leader dello studio Xing Wang, professore di bioingegneria e chimica all'Illinois. "Abbiamo bisogno di test come questo per un paio di motivi. Uno è prepararsi per la prossima pandemia. L'altro motivo è monitorare le epidemie virali in corso, non solo i coronavirus, ma anche altri virus mortali ed economicamente impattanti come l'HIV o l'influenza".
Il DNA è meglio conosciuto per le sue proprietà genetiche, ma può anche essere ripiegato in strutture personalizzate su nanoscala che possono svolgere funzioni o legarsi specificamente ad altre strutture proprio come fanno le proteine. Le reti di DNA sviluppate dal gruppo dell'Illinois sono state progettate per legarsi alla proteina spike del coronavirus, la struttura che sporge dalla superficie del virus e si lega ai recettori delle cellule umane per infettarle. Una volta legate, le reti emettono un segnale fluorescente che può essere letto da un dispositivo palmare economico in circa 10 minuti.
I ricercatori hanno dimostrato che le loro reti di DNA miravano efficacemente alla proteina spike ed erano in grado di rilevare il virus a livelli molto bassi, equivalenti alla sensibilità dei test PCR standard che possono richiedere un giorno o più per restituire i risultati di un laboratorio clinico.
La tecnica ha diversi vantaggi, ha detto Wang. Non richiede alcuna preparazione o attrezzatura speciale e può essere eseguito a temperatura ambiente, quindi tutto ciò che un utente dovrebbe fare è mescolare il campione con la soluzione e leggerlo. I ricercatori hanno stimato nel loro studio che il metodo costerebbe $ 1,26 per test.
"Un altro vantaggio di questa misura è che possiamo rilevare l'intero virus, che è ancora infettivo, e distinguerlo da frammenti che potrebbero non essere più infettivi", ha detto Wang. Ciò non solo offre ai pazienti e ai medici una migliore comprensione del fatto che siano infettivi, ma potrebbe migliorare notevolmente la modellazione a livello di comunità e il monitoraggio dei focolai attivi, ad esempio attraverso le acque reflue.
Inoltre, le reti del DNA hanno inibito la diffusione del virus nelle colture cellulari vive, con l'attività antivirale che aumenta con le dimensioni dello scaffold della rete del DNA. Questo indica il potenziale delle strutture del DNA come agenti terapeutici, ha detto Wang.
"Ho avuto questa idea proprio all'inizio della pandemia di costruire una piattaforma per i test, ma anche per l'inibizione allo stesso tempo", ha detto Wang. "Molti altri gruppi che lavorano sugli inibitori stanno cercando di avvolgere l'intero virus, o le parti del virus che forniscono accesso agli anticorpi. Questo non va bene, perché vuoi che il corpo formi anticorpi. Con le strutture vuote della rete del DNA, gli anticorpi possono ancora accedere al virus."
La piattaforma DNA net può essere adattata ad altri virus, ha affermato Wang, e persino multiplexata in modo che un singolo test possa rilevare più virus.
"Stiamo cercando di sviluppare una tecnologia unificata che possa essere utilizzata come piattaforma plug-and-play. Vogliamo sfruttare l'elevata affinità di legame dei sensori del DNA, il basso limite di rilevamento, il basso costo e la rapida preparazione", ha affermato Wang .
Il documento è intitolato "Nanostrutture di DNA a forma di rete progettate per il rilevamento rapido/sensibile e la potenziale inibizione del virus SARS-CoV-2". + Esplora ulteriormente
