Une protéine d’une bactérie thermophile permet une détection spécifique du SRAS-CoV-2 et d’autres virus dans un test en un seul pot basé sur la technologie RT-LAMP. Ce test pourrait simplifier les diagnostics au point de service du COVID-19 et d’autres infections.
Les tests RT-LAMP sont similaires aux tests PCR : ils détectent de minuscules quantités de matériel génétique viral dans un échantillon en l’amplifiant à des quantités détectables. L’un des avantages d’un test RT par rapport aux tests PCR est qu’il est effectué à une seule température (55 à 65 degrés Celsius) au lieu de cycles répétés à différentes températures. Cela le rend plus rapide et plus facile à utiliser. Son inconvénient, cependant, est qu’il n’est pas aussi précis que la PCR car il peut produire des résultats faussement positifs.
« Si un facteur de spécificité supplémentaire pouvait être couplé à RT-LAMP pour distinguer la vraie et la fausse amplification, cela pourrait aider à développer de puissantes technologies de diagnostic », déclare KAUST Ph.D. étudiant Ahmed Mahas.
Mahas et une équipe de scientifiques travaillant dans le laboratoire de Magdy Mahfouz voulaient trouver un système CRISPR-Cas qui pourrait être utilisé avec RT-LAMP pour détecter spécifiquement le matériel génétique cible dans un test en un seul pot sans avoir besoin de nouveaux réactifs. Les protéines Cas sont la ligne de défense des bactéries contre les agents pathogènes envahissants et ont été utilisées pour détecter l’ARN amplifié. Cependant, la plupart des protéines Cas13 ciblant l’ARN fonctionnent à environ 37 degrés Celsius, ce qui est incompatible avec RT-LAMP. L’équipe voulait trouver une enzyme Cas13 qui cible l’ARN viral et qui soit stable aux températures utilisées dans les tests RT-LAMP.
En parcourant les bases de données de protéines Cas, ils ont trouvé un candidat prometteur appartenant à une bactérie thermophile (qui aime la chaleur) appelée Herbinix hemicellulosilytica. Une recherche supplémentaire dans les bases de données de protéines a identifié une autre protéine Cas avec une séquence génétique similaire chez un thermophile appelé Thermoclostridium caenicola. Les tests ont montré que les deux protéines Cas étaient stables à des températures relativement élevées, mais la protéine TccCas13a appartenant à T. caenicola est restée stable dans une plage plus élevée (37 à 70 degrés Celsius).
Après d’autres tests et optimisations, l’équipe a pu utiliser TccCas13a pour développer un test unique sensible, robuste et rapide appelé OPTIMA-dx.
Le test utilise RT-LAMP pour amplifier le nombre d’ARN de virus cibles dans un échantillon. TccCas13a le reconnaît ensuite et le coupe, l’activant pour couper également des ARN spéciaux marqués par fluorescence qui sont ajoutés au mélange. Cela produit un signal fluorescent qui peut être lu par une application mobile également développée par l’équipe.
OPTIMA-dx a détecté avec succès le SRAS-CoV-2 dans des échantillons de patients. Il a également été modifié pour détecter d’autres virus, comme l’hépatite C, ou même plusieurs virus en même temps. La technologie a été brevetée, un prototype produit et validé cliniquement, et l’équipe fait maintenant passer le produit à une phase de démarrage dans le but d’une production et d’une commercialisation de masse.
« Trouver l’enzyme thermostable TccCas13a n’est que le début », déclare Mahfouz. « Nous étudions actuellement d’autres systèmes pour développer des technologies perturbatrices d’inspiration biologique pour les soins de santé, la thérapeutique et le diagnostic. »
La recherche est publiée dans Actes de l’Académie nationale des sciences.
Augmenter la chaleur pour libérer le potentiel de Cas13 de Recherche KAUST sur Viméo.
Ahmed Mahas et al, Caractérisation d’une enzyme Cas13 thermostable pour la détection en un seul pot du SRAS-CoV-2, Actes de l’Académie nationale des sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2118260119