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Il test COVID basato su CRISPR è rapido, accurato e costa meno di 1 dollaro
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La pretesa di fama del CRISPR può essere la modificazione genetica - e far girare la comunità scientifica sulla sua testa quando ha debuttato per la prima volta - ma può avere un altro asso nella manica.
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Studi recenti hanno indicato che gli strumenti CRISPR hanno il potenziale per la diagnostica in vitro, qualcosa che gli scienziati cinesi hanno sfruttato per sviluppare un test COVID-19 accurato al 100% che può essere prodotto in massa per 70 centesimi.
Attualmente, il sequenziamento metagenomico di prossima generazione (mNGS) e la PCR a trascrizione inversa (RT-PCR) sono stati i metodi molecolari più comunemente usati per la diagnosi di COVID-19, ma ognuno ha i suoi limiti. Ad esempio, il sequenziamento è costoso e ha un tempo di risposta di quasi un giorno, mentre la RT-PCR richiede apparecchiature specializzate ed è difficile da implementare su larga scala. Mentre il mondo prende precauzioni per tornare a una sorta di normalità, aumentano le richieste di una diagnostica rapida, sensibile e poco costosa.
"Un kit di strumenti di diagnostica rapida più veloce della tipica RT-PCR è molto richiesto per aggirare i colli di bottiglia nei tempi di risposta del saggio e nella fornitura di reagenti per i test COVID-19", scrivono i ricercatori nel loro studio pubblicato su PLOS Pathogens. "Per rispondere alle esigenze cliniche in espansione, abbiamo sviluppato CRISPR-COVID, un saggio rapido per il rilevamento della SARS-CoV-2 basato su Cas13a"
Attraverso il sequenziamento genomico, gli scienziati Tieying Hou, Weiqi Zeng, Minling Yang e Wenjing Chen hanno identificato due regioni della SARS-CoV-2 che la differenziano da altri agenti patogeni, compresi altri coronavirus. Con due obiettivi in mano, il team ha sfruttato la sensibilità di CRISPR/Cas-specificamente la programmabilità di CRISPR/Cas13a- per creare un test isotermico che elimina la necessità di sofisticati strumenti analitici.
Analiticamente, CRISPR-COVID (come i ricercatori hanno chiamato il saggio), ha mostrato una sensibilità quasi mono-copia nello studio. Anche test contro cellule umane infettate da una varietà di microbi come campioni di interferenza, CRISPR-COVID non ha avuto un solo falso positivo.
Per la parte diagnostica dello studio, i ricercatori hanno utilizzato un totale di 114 campioni di RNA - 61 casi sospetti di COVID-19 (52 confermati, 9 esclusi da mNGS), 17 casi di SARS-CoV-2-/hCoV+ e 36 campioni di soggetti sani. CRISPR-COVID ha dimostrato una sensibilità del 100% rilevando tutti i 52 casi di COVID-19. Non sono stati riscontrati falsi positivi in tutti i 62 casi negativi, compresi i campioni infetti da hCoV.
Comparativamente, i test PCR hanno rilevato il virus nel 90% dei campioni positivi e richiedono 1,5 ore per un'esecuzione completa. mNGS richiede circa 20 ore, che includono 8 ore di preparazione della biblioteca, 10 ore di sequenziamento e 2 ore di analisi bioinformatica. D'altra parte, il tempo di risposta di CRISPR-COVID è di 40 minuti, compresi 30 minuti di amplificazione del DNA e 10 minuti di reazione Cas.
Un vantaggio cruciale di CRISPR-COVID è la sua capacità di essere utilizzato in impostazioni a basso consumo di risorse che attualmente non possono supportare il termociclatore necessario per i test basati sulla PCR. Un altro vantaggio è il prezzo. Secondo lo studio, su scala di ricerca, il costo del materiale di un test CRISPR-COVID è di circa 3,50 dollari, che secondo i ricercatori può essere drasticamente ridotto su scala di popolazione a meno di 70 centesimi.
"L'attuale scoperta dell'attività collaterale di alcuni membri della famiglia Cas, offre una grande opportunità per sfruttare sia la sensibilità di un saggio isotermico che la specificità del sistema CRISPR, suggerendo CRISPR-COVID come alternativa competitiva non solo tecnologicamente ma anche finanziariamente", concludono i ricercatori.