Le dispositif microfluidique sur lequel ∼20 L d'échantillons contenant 2 L de sérum seront appliqués. Crédit :Nishiyama K. et al., Capteurs et actionneurs B :Chimique. 21 avril 2020
Les chercheurs ont réussi à détecter des anticorps anti-virus de la grippe aviaire dans le sérum sanguin en 20 minutes, à l'aide d'un analyseur portable qu'ils ont mis au point pour effectuer des tests biologiques rapides sur site. Si un réactif approprié est développé, cette technologie pourrait être utilisée pour détecter des anticorps contre le SARS-CoV-2, le virus responsable du COVID-19.
La grippe aviaire est une maladie des volailles causée par une infection par le virus de la grippe A. Une réponse initiale rapide à une infection suspectée et une surveillance continue sont essentielles pour atténuer les dommages causés par des agents hautement pathogènes, pathogènes transmissibles tels que les virus de la grippe aviaire.
Généralement, la méthode de réaction en chaîne par polymérase (PCR) est utilisée pour détecter le génome viral, mais sa procédure compliquée nécessite un temps considérable. Une autre méthode consiste à détecter les anticorps produits dans le corps en réaction à une infection virale. Cependant, les méthodes de détection d'anticorps largement utilisées peuvent être inexactes car l'existence des anticorps est généralement déterminée par la vue.
Le groupe, dont Keine Nishiyama, doctorant à la Graduate School of Chemical Science and Engineering de l'Université d'Hokkaido, et le professeur Manabu Tokeshi de la faculté d'ingénierie de l'université, a mené cette étude pour développer une nouvelle méthode et un nouvel analyseur capables de détection facile et sélective des anticorps. La méthode est basée sur le dosage immunologique par polarisation de fluorescence (FPIA) mais applique un mécanisme de mesure différent pour rendre l'analyseur beaucoup plus petit et portable. L'analyseur ne pèse que 5,5 kilogrammes.
L'analyseur de polarisation de fluorescence portable nouvellement développé (35 cm de large, 15cm de haut, 15cm de long, et pèse 5,5 kg) combine un dispositif microfluidique, un système optique, un cristal liquide, et un capteur d'image, permettant l'analyse rapide de plusieurs échantillons. Crédit :Nishiyama K. et al., Capteurs et actionneurs B :Chimique. 21 avril 2020
Une image obtenue par l'appareil et à analyser par l'analyseur d'images. Les échantillons montrent différents degrés de polarisation de la lumière en fonction de la présence, absence, ou la quantité d'anticorps anti-virus de la grippe aviaire H5. Crédit :Nishiyama K. et al., Capteurs et actionneurs B :Chimique. 21 avril 2020
L'utilisation combinée de molécules de cristaux liquides, un capteur d'images et le dispositif microfluidique permet d'examiner simultanément plusieurs échantillons et réduit le volume de chaque échantillon requis. Les molécules de cristaux liquides sont capables de contrôler la direction de polarisation de la lumière fluorescente, tandis que le dispositif microfluidique a un certain nombre de microcanaux en tant que récipient de mesure.
Le groupe a également développé un réactif pour détecter les anticorps anti-virus de la grippe aviaire H5, une protéine marquée à la fluorescéine qui se lie uniquement à l'anticorps. Le réactif a été fabriqué en reproduisant des fragments de protéine d'hémagglutinine (HA), qui sont exprimés à la surface du virus H5 de l'influenza aviaire, par recombinaison de gènes et en marquant des molécules fluorescentes sur les fragments.
Pour faire la mesure, le sérum prélevé sur les oiseaux a été mélangé avec le réactif et laissé pendant 15 minutes. Le mélange a été injecté dans le dispositif microfluidique et mesuré avec l'analyseur de polarisation de fluorescence portable. Les mouvements moléculaires du réactif lié à l'anticorps seront plus petits dans le liquide, produisant un degré de polarisation différent du réactif non lié à l'anticorps. Le système peut détecter les anticorps anti-virus de la grippe aviaire H5 avec seulement 2 microlitres d'échantillon de sérum et en 20 minutes.
« Notre analyseur pourrait être utilisé pour effectuer d'autres tests biologiques si des réactifs adaptés sont développés, ", explique Tokeshi. Le groupe a déjà détecté avec succès des mycotoxines et des constituants du médicament. "En reproduisant des fragments de protéines de pointe exprimées dans le nouveau coronavirus, et en les utilisant comme réactif, l'analyseur doit être capable de détecter les anticorps anti-coronavirus."
