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L'ospedale brasiliano crea il primo test genetico per la SARS-CoV-2
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Uno dei tre migliori ospedali privati del Brasile, l'ospedale Israelita Albert Einstein di San Paolo, ha sviluppato il primo test diagnostico al mondo per la SARS-CoV-2 basato sulla tecnica del Next Generation Sequencing (NGS) in soli due mesi.
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NGS comporta la lettura di piccoli frammenti di DNA ed è comunemente usato per identificare malattie e mutazioni genetiche.
Il nuovo test ha una sensibilità del 90% - cioè rileva il virus nel 90% dei casi e ha un tasso del 10% di falsi negativi - e una specificità del 100%, il che significa che non presenta falsi positivi. È anche in grado di rilevare l'infezione fin dal primo giorno. Anche il consueto metodo gold standard (reverse-transcriptase-polimerasi a catena, o RT-PCR) funziona fin dal primo giorno e con lo stesso livello di sicurezza, poiché consiste anche in un'analisi del materiale genetico dell'organismo invasore. Il vantaggio del nuovo test dell'ospedale Israelita Albert Einstein, tuttavia, è che le sue tecniche di sequenziamento insieme all'uso dell'intelligenza artificiale creano un processo automatizzato che permette la valutazione simultanea di un massimo di 1.536 campioni (vedi i passi coinvolti nel processo qui sotto).
Ciò rappresenta un volume di elaborazione 16 volte superiore a quello del metodo RT-PCR, che può elaborare solo 96 campioni alla volta e richiede un numero considerevolmente maggiore di macchine. Il nuovo metodo ha iniziato ad essere impiegato in ospedale nel mese di giugno e l'aspettativa dell'istituto è di analizzare fino a 24.000 test alla settimana.
Lo sviluppo di questo nuovo metodo di test è stato possibile solo perché, oltre ad aver investito molto nella ricerca e nell'innovazione, l'ospedale era già noto per la sua competenza nei test genetici legati al cancro e alle malattie genetiche. Il nuovo test è già stato brevettato e l'ospedale prevede di concedere in licenza la tecnologia ad altri ospedali e laboratori. Il nuovo metodo non è in concorrenza con la RT-PCR per le risorse in quanto le forniture necessarie per queste due tecniche sono diverse.
L'esame costa meno di 250 BRL (37 euro), che è il costo medio del metodo RT-PCR in Brasile. I risultati vengono elaborati entro 72 ore dalla raccolta del campione.
Passi coinvolti nel nuovo metodo di test
1) Proprio come nel metodo RT-PCR, i campioni dei pazienti vengono raccolti dalla faringe o dalla regione nasale con lunghi tamponi di cotone sterile e poi preparati per l'analisi.
2) Con una serie di catalizzatori utilizzati secondo un protocollo sviluppato dall'ospedale, inizia l'estrazione dell'RNA del virus. Questo processo richiede meno di 30 minuti rispetto a circa tre ore nel metodo RT-PCR.
3) Una volta estratto il materiale genetico del virus, gli esperti usano l'enzima trascriptasi inversa per trasformare l'RNA in DNA complementare (cDNA). Come alcuni altri virus, la SARS-CoV-2 ha solo RNA; da qui la necessità di questo innovativo adattamento della tecnica NGS.
4) Il passo successivo prevede l'uso del database di sequenziamento e dei suoi primer universali per identificare le parti del materiale genetico del virus che sono rilevanti per la diagnosi. I primer universali sono semplici filamenti di DNA che agiscono come una sorta di "esca" che permette agli specialisti di isolare solo le sequenze desiderate. Per questo motivo si dice che i primer "amplificano" il materiale genetico necessario fino ad un fattore di 100 milioni. Poiché l'ospedale ha lavorato molto nel sequenziamento del genoma del nuovo coronavirus all'inizio della pandemia, disponeva già di una biblioteca di sequenziamento completa.
5) Inizia il processo di sequenziamento del DNA.
6) Infine, viene utilizzato lo strumento bioinformatico Varstation, anch'esso sviluppato dall'ospedale. Con l'utilizzo di una pipeline (una sequenza di istruzioni di calcolo suddivisa in fasi) basata su un algoritmo di intelligenza artificiale, Varstation® identifica automaticamente i pazienti e i loro rispettivi risultati.
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