Depuis plus de 30 ans, la réaction en chaîne par polymérase (PCR) est la référence en matière de tests de diagnostic moléculaire, détectant le matériel génétique, comme ceux d'un virus ou de l'ADN humain. Mais la PCR, y compris la réaction en chaîne par polymérase de transcription inverse (RT-PCR), est principalement effectuée dans de grands laboratoires centralisés, et non dans des environnements de point de service (POC), car son instrumentation est encombrante, coûteuse et prend beaucoup de temps pour obtenir des résultats. , et nécessite des techniciens formés pour le faire fonctionner. Ces limitations ont conduit à une pénurie de diagnostics POC précis ainsi qu'à des goulots d'étranglement dans les résultats des tests, en particulier pendant la pandémie de COVID-19.

Des chercheurs de Columbia Engineering et de Rover Diagnostics ont annoncé aujourd'hui qu'ils avaient construit une plate-forme RT-PCR qui donne des résultats en 23 minutes qui correspondent aux tests de laboratoire plus longs, plus rapides que les autres tests PCR sur le marché. Il peut être adapté pour tester un large éventail de maladies infectieuses, y compris non seulement le COVID-19, mais aussi la grippe, les streptocoques et d'autres virus qui nécessitent un diagnostic rapide. Sa sensibilité ciblée est plus élevée que d'autres types de tests tels que l'isotherme, l'antigène et le CRISPR. Et, à seulement deux livres, le Rover PCR est facile à transporter et peut être utilisé par n'importe qui.

"Notre objectif était de créer une plate-forme pouvant être utilisée dans des endroits où des résultats rapides sont essentiels, dans les pharmacies, les centres de transport, les événements publics et dans les entreprises qui sélectionnent les employés qui reviennent au travail", a déclaré Sam Sia, professeur de génie biomédical et Vice-recteur pour le quatrième objectif et l'impact stratégique à Columbia.

Le système a été co-développé avec Rover Diagnostics, une start-up biotechnologique cofondée en 2018 par Sia et l'entrepreneur technologique en série Mark Fasciano, PDG de Rover. La plate-forme utilise des techniques de préparation d'échantillons développées au laboratoire de Sia, combinées à une nouvelle approche du cycle thermique, contournant l'approche standard du dispositif Peltier, qui chauffe l'échantillon de l'extérieur du flacon. Au lieu de cela, le système de Rover utilise un processus photothermique, le thermocyclage plasmonique, qui repose sur des nanoparticules irradiées par la lumière pour générer rapidement de la chaleur depuis l'intérieur.

L'équipe a réalisé avec succès une PCR quantitative de transcriptase inverse (RT-qPCR) dans un récipient de réaction contenant tous les réactifs de PCR. La qPCR est la technique de laboratoire de référence actuelle pour identifier l'infection au COVID. La technique fournit la quantification des unités infectieuses, mais elle pose également un certain nombre d'obstacles pour la miniaturisation au point de service (POC).

Dans l'étude publiée aujourd'hui dans Nature Nanotechnology , les chercheurs ont relevé ces défis en exploitant les nanoparticules plasmoniques (des particules métalliques discrètes qui réagissent à la lumière infrarouge en libérant de la chaleur) pour réaliser une RT-qPCR multiplexée en temps réel sur des échantillons cliniques.

"Cela devrait vraiment faire progresser la fourniture de diagnostics cliniques moléculaires rapides et précis dans des environnements décentralisés", a déclaré Fasciano, un informaticien devenu entrepreneur en logiciels et en biotechnologie. "Le cycle thermique, si essentiel pour les tests d'ADN et d'ARN, peut désormais être accéléré et les cliniciens et les patients n'auront pas à attendre si longtemps pour obtenir des résultats."

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