En utilisant des avancées techniques non encore développées au début de l'épidémie d'Ebola en 2014, Des scientifiques dirigés par l'UC San Francisco ont terminé une étude de preuve de principe sur un test sanguin en temps réel basé sur le séquençage de l'ADN qui peut être utilisé pour diagnostiquer rapidement Ebola et d'autres infections aiguës. Les chercheurs ont déclaré que le test peut être utilisé même lorsque l'espace de laboratoire et l'infrastructure médicale sont rares.

Charles Chiu, MARYLAND, Doctorat, professeur agrégé de médecine de laboratoire à l'UCSF, a dirigé une équipe qui a détecté les empreintes génétiques d'Ebola dans des échantillons de sang conservés de deux patients africains atteints de fièvre hémorragique aiguë, terminer le diagnostic dans les cinq heures suivant l'ouverture des échantillons - le séquençage de l'ADN lui-même n'a pris que 10 minutes.

La plupart des tests de diagnostic génétique disponibles dans le commerce ou basés sur la recherche ciblent des agents pathogènes spécifiques. Mais Chiu et ses collègues de l'UCSF ont mis au point des techniques qui ne nécessitent pas l'identification préalable des agents pathogènes suspectés afin de détecter leurs empreintes génétiques uniques. Cette approche impartiale consistant à analyser tout l'ADN d'un échantillon clinique sans savoir quelles espèces sont présentes, qui a été utilisé dans la détection d'Ebola, est appelée analyse « métagénomique ».

Pour obtenir des résultats aussi rapides, les chercheurs ont développé un nouveau logiciel d'analyse et de visualisation et l'ont utilisé sur un ordinateur portable pour tirer parti d'une technologie émergente de séquençage de l'ADN connue sous le nom de séquençage nanopore.

Dans le même ensemble d'expériences, publié en ligne dans Médecine du génome le 28 septembre, les chercheurs ont pu détecter le virus Chikungunya, d'une épidémie portoricaine, tout aussi rapidement dans un échantillon de sang d'un donneur sans symptômes, mais qui a finalement déclaré avoir de la fièvre et des douleurs articulaires. Dans un autre exemple de la puissance de la technique, détection du virus de l'hépatite C dans le sang d'un patient infecté par l'UCSF, présent à une concentration beaucoup plus faible que les autres virus, n'a pris que 40 minutes depuis le début du séquençage.

« Cette technologie génomique au point de service sera particulièrement attrayante dans les pays en développement, où les ressources critiques, y compris une alimentation électrique fiable, espace laboratoire, et la capacité du serveur de calcul, sont souvent très limités, " dit Chiu.

De nombreuses entreprises développent la technologie des nanopores, qui distingue les acides nucléiques individuels par les perturbations distinctives qu'ils créent dans les courants électriques lorsqu'ils traversent individuellement des pores microscopiques. Le groupe de laboratoire de Chiu a été l'un des premiers à payer 1 $, 000 pour l'accès à un séquenceur expérimental d'ADN nanopore fabriqué par Oxford Nanopore Technologies, appelé le MinION. L'appareil est suffisamment petit pour tenir dans la paume de la main et est alimenté par une connexion USB à un ordinateur portable.

L'année dernière, en utilisant une approche métagénomique similaire pour la détection des agents pathogènes, Chiu a fait équipe avec des collègues de l'UCSF pour résoudre un mystère médical qui a été mis en évidence dans un Journal de médecine de la Nouvelle-Angleterre étude de cas. Les chercheurs ont utilisé leur logiciel et une autre technologie de séquençage de l'ADN pour analyser tout l'ADN dans un échantillon de liquide céphalorachidien, conduisant au diagnostic d'une cause bactérienne inhabituelle mais traitable d'encéphalite chez un garçon du Wisconsin gravement malade dont la santé s'était détériorée depuis des mois.

Cette analyse précédente a pris deux jours. La détection d'Ebola dans la nouvelle étude a été plus rapide car le séquençage des nanopores fournit des données immédiatement et en temps réel, contrairement à la technologie utilisée dans le cas du Wisconsin, ce qui prend beaucoup plus de temps pour fournir des données pour l'analyse.

La technologie Nanopore est nouvelle et toujours sujette aux erreurs, Chiu a dit, mais la vitesse et la précision s'améliorent rapidement. Avec le temps nécessaire au séquençage de l'ADN, l'analyse et le reporting désormais réduits à quelques minutes, Chiu s'est fixé pour objectif de rationaliser et d'automatiser l'étape de préparation des échantillons, qui demande encore plusieurs heures, pour une utilisation à la fois en laboratoire clinique et sur le terrain.

"A notre connaissance, c'est la première fois que le séquençage nanopore est utilisé pour la détection métagénomique en temps réel d'agents pathogènes dans des échantillons cliniques complexes dans le cadre d'infections humaines, " a déclaré Chiu. " Les tests impartiaux aux points de service pour les agents pathogènes par séquençage métagénomique rapide ont le potentiel de transformer radicalement le diagnostic des maladies infectieuses dans les contextes cliniques et de santé publique. "