Field deployable viral genomic surveillance using panviral integrated indexed primers
Il saggio PiiP (Panviral integrated indexed Primer) consente una sorveglianza genomica virale rapida e nello stesso giorno in contesti sul campo con risorse limitate, combinando primer a reattività ampia con il sequenziamento portatile Oxford Nanopore e l'analisi offline, come dimostrato dal suo successo nel dispiegamento in un mercato di pollame vivo in Cambogia.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA di un preprint non sottoposto a revisione paritaria. Non è un consiglio medico. Non prendere decisioni sulla salute basandoti su questo contenuto. Leggi il disclaimer completo
I virus sono viaggiatori invisibili, che si muovono tra persone, animali e ambiente, spesso scatenando focolai prima ancora che qualcuno si renda conto della loro presenza. Per decenni, catturare queste minacce ha richiesto l'invio di campioni a laboratori tecnologicamente avanzati e distanti, dove gli esperti impiegano giorni o settimane per decodificare il codice genetico del patogeno. Questo ritardo crea un pericoloso divario tra il momento in cui un virus emerge e il momento in cui gli scienziati possono identificarlo. In molte parti del mondo, particolarmente nelle regioni in cui esseri umani e animali vivono in stretto contatto, questo divario può essere fatale. La capacità di rilevare un virus in modo rapido e accurato, proprio dove viene trovato, è stata a lungo un obiettivo per i funzionari della salute pubblica, ma l'attrezzatura necessaria per farlo è stata tradizionalmente troppo grande, troppo costosa o troppo complessa per essere portata sul campo.
Un nuovo approccio descritto in una ricerca recente offre un modo per colmare quel divario. Gli scienziati hanno sviluppato un metodo che combina un test genetico a largo spettro con un dispositivo di sequenziamento portatile, permettendo loro di identificare i virus sul posto. La tecnica utilizza primer speciali, ovvero brevi filamenti di materiale genetico progettati per agganciarsi a molti tipi diversi di virus contemporaneamente, anziché a un solo bersaglio specifico. Questi primer sono collegati a un sistema che marca il materiale genetico in modo che possa essere letto da un piccolo sequenziatore portatile. L'intero processo, dal prelievo di un campione alla visualizzazione dei risultati su un laptop, può ora avvenire in un unico giorno, anche in località remote prive di accesso a Internet o a una rete elettrica centrale.
I ricercatori hanno testato questo sistema, chiamato Panviral integrated indexed Primer assay, in Cambogia, un paese in cui la combinazione di fauna selvatica, bestiame e persone crea un terreno fertile per nuove malattie. Hanno prima verificato quanto bene funzionasse il test in un ambiente di laboratorio controllato, aggiungendo a vari campioni virus noti. Hanno utilizzato tamponi faringei di pollo, tessuto intestinale di pipistrello, omogenati di zanzara e tessuto cerebrale di cane, aggiungendo virus come l'influenza aviaria, il SARS-CoV-2, la dengue e la rabbia per vedere se il test fosse in grado di trovarli. I risultati sono stati incoraggianti. Il test ha rilevato con successo i virus in quasi tutti i campioni, anche quando le quantità virali erano molto basse. Poteva distinguere tra diversi tipi di virus, come separare il virus della dengue da altri simili virus trasmessi dagli insetti, e funzionava bene anche in miscele complesse come zanzare tritate o acqua sporca di un mercato. Tuttavia, il team ha notato che, sebbene il test fosse eccellente nell'identificare la famiglia di un virus, a volte faticava a individuare l'esatto sottotipo di influenza, una limitazione che hanno riconosciuto come parte del design.
Per dimostrare che il sistema potesse funzionare al di fuori di un laboratorio tradizionale, il team ha allestito un laboratorio portatile nel mezzo di un mercato di pollame vivo a Phnom Penh. La configurazione era modesta, contenuta in tre valigie e alimentata da una stazione a batteria portatile. Comprendeva una piccola centrifuga, un termociclatore per riscaldare e raffreddare i campioni, un'unità di elettroforesi su gel per visualizzare il DNA e il sequenziatore portatile. Sorprendentemente, hanno persino utilizzato una comune cuociriso per sciogliere l'agarose necessario per i loro test su gel, dimostrando come gli strumenti locali possano essere adattati all'uso scientifico. Sotto le condizioni calde e umide del mercato, il team ha raccolto campioni ambientali, tra cui filtri per l'aria, acqua dai gabbiani di pollame e acqua di lavaggio da carcasse di uccelli. Hanno elaborato questi campioni sul posto, eseguendo l'intero flusso di lavoro dall'estrazione al sequenziamento in circa sei ore e mezza.
Il test sul campo ha prodotto risultati immediati. Entro poche ore dal prelievo dei campioni, il sistema ha identificato i virus influenzali in circolazione nel mercato, inclusi i sottotipi H3, H7 e H9, nonché coronavirus aviari. La velocità è stato il fattore più significativo; il team aveva un quadro chiaro di quali virus fossero presenti nel mercato prima che tramontasse il sole. Questo rapido tempo di risposta significa che gli funzionari sanitari potrebbero potenzialmente prendere decisioni sulla contenimento o su ulteriori test mentre l'epidemia è ancora nelle sue fasi iniziali, invece di aspettare giorni per un rapporto da una città distante. Lo studio ha anche evidenziato l'importanza di avere un database che includa i ceppi virali locali, poiché il software automatizzato a volte mancava virus che non erano ben rappresentati nella sua libreria globale, richiedendo l'intervento di un esperto umano per controllare i dati.
Sebbene il sistema non sia una soluzione magica che risolve ogni problema, rappresenta un passo avanti significativo nel modo in cui monitoriamo le malattie. Ha dimostrato che è possibile portare la sorveglianza genomica ai margini di un focolaio, trasformando un processo che un tempo richiedeva una fortezza di attrezzature in qualcosa che sta in una valigia. I ricercatori hanno sottolineato che questo strumento è progettato per monitorare gruppi specifici di virus noti per saltare tra le specie, agendo come un sistema di allerta precoce piuttosto che come un sostituto di tutti gli altri metodi diagnostici. Dimostrando che questo flusso di lavoro può funzionare in un ambiente tropicale e con risorse limitate, lo studio suggerisce che il futuro del rilevamento dei focolai potrebbe non trovarsi in un laboratorio di un grattacielo, ma proprio nei luoghi in cui le nuove malattie hanno più probabilità di iniziare.
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