Le rôle des nanoparticules magnétiques dans la détection de la COVID-19

L’apparition du syndrome respiratoire aigu sévère du coronavirus 2 (SRAS-CoV-2) à Wuhan, dans la province du Hubei en Chine, a rapidement mené à la pandémie de COVID-19. En date du 21 décembre 2020, plus 75 millions de cas ont été confirmés dans le monde selon l’Organisation mondiale de la Santé (OMS).

En raison de la sensibilité élevée du COVID-19 à l’amplification exponentielle des molécules d’ARN, L’amplification en chaîne par polymérase à transcriptase inverse en temps réel (TR-PCR) ou PCR quantitative est généralement utilisée pour confirmer le diagnostic clinique de laCOVID-19.. Bien que les séquences génomiques du SRAS-CoV-2 aient été entièrement révélées et que les trousses de TR-PCR aient été largement utilisées, de nombreux défis entravent la détection de la COVID-19, comme la différence de sensibilité entre les différentes trousses et les étapes de traitement d’échantillons chronophages. Une des conditions préalables importantes pour une méthode RT-PCR efficace est d’avoir une extraction quantitative des acides nucléiques avec une excellente pureté à partir d’échantillons complexes. Une faible efficacité d’extraction d’acide nucléique pourrait donner de mauvais signaux pendant l’amplification exponentielle, ce qui pourrait conduire à des résultats faussement négatifs.

Dans le diagnostic actuel du SRAS-CoV-2, les méthodes d’extraction d’ARN de colonnes de centrifugation à base de silice sont couramment utilisées. Les acides nucléiques sont liés à une fibre de verre ou à une membrane de silice. Dans ces méthodes classiques, des tampons appropriés sont utilisés pour pré-lyser les échantillons afin de libérer les acides nucléiques des particules virales avant de les lier à la membrane de la colonne. Plusieurs étapes de centrifugation sont obligatoires pour faciliter la liaison, le lavage et l’élution des acides nucléiques extraits.

En outre, plusieurs étapes de lavage séquentiel doivent être effectuées pour éliminer les effets inhibiteurs possibles de la PCR dans les produits élués parce que différents solvants organiques toxiques et sels chaotropiques corrosifs sont généralement trouvés dans les étapes de lyse et de liaison. Ces étapes multiples de centrifugation et de transfert de colonne sont fastidieuses, laborieuses et exposées au risque de contamination ou de colmatage de la colonne. De plus, un fonctionnement automatisé à haut débit ne peut pas être effectué en utilisant des approches à colonne de centrifugation. Par conséquent, des méthodes d’extraction d’acide nucléique fiables, pratiques, rapides et automatisées sont hautement nécessaires pour détecter la COVID-19.

Les méthodes d’extraction à base de nanoparticules magnétiques, comme celle que Galenvs Sciences produit sont une alternative aux méthodes d’extraction traditionnelles car cette méthode d’extraction se fait sans centrifuge, est facile à utiliser et est compatible avec des essais à haut débit et d’automatisation. En raison de la présence de différents groupes fonctionnels modifiés en surface, les acides nucléiques dans les échantillons lysés peuvent être spécifiquement absorbés sur des nanoparticules magnétiques en utilisant des méthodes d’extraction conventionnelles à base de nanoparticules magnétiques. Les champs magnétiques permettent une séparation rapide des acides nucléiques de la plupart des impuretés du surnageant. Après un lavage rapide visant à éliminer les traces d’impuretés, les acides nucléiques purifiés peuvent être libérés de la surface des nanoparticules magnétiques via un tampon d’élution avec une force ionique modifiée.

Dans une récente étude révolutionnaire,Zhao and Colleagues ont indiqué que la synthèse de nanoparticules magnétiques enrobées de poly (ester aminé) avec des groupes carboxyles (PC)-enduits (pcMNPs) peut extraire efficacement l’ARN viral, aidant à concevoir une méthode de détection sensible pour le SRAS-CoV-2 (Zhao et coll., 2020). Cette méthode dépend de la combinaison de la lyse et des étapes de liaison en une seule étape, facilitant les complexes pcMNPs-RNA pour passer directement dans le processus RT-PCR suivant. En seulement 20 minutes, l’ARN viral peut être purifié à partir de plusieurs échantillons en utilisant une approche automatisée à haut débit ou une méthode manuelle simple. Ils ont obtenu une sensibilité de 10 copies et une forte corrélation linéaire entre 10 et 105 copiesde particules de pseudo virus du SRAS-CoV-2 en identifiant deux régions différentes (gèneNet ORFlab)de l’ARN du SRAS-CoV-2.

Cette méthode d’extraction révolutionnaire aidera à réduire considérablement les délais d’exécution et les exigences opérationnelles dans les méthodes actuelles de diagnostic moléculaire de la COVID-19, en particulier pour le diagnostic clinique précoce grâce à ses performances simples et excellentes.

References

https://covid19.who.int/

Pichl, Lutz, et al. « Magnetic bead technology in viral RNA and DNA extraction from plasma minipools. » Transfusion 45.7 (2005): 1106-1110.

Riemann, Kathrin, et al. « Comparison of manual and automated nucleic acid extraction from whole‐blood samples. » Journal of clinical laboratory analysis 21.4 (2007): 244-248.

Váradi, Csaba, Clarence Lew, and András Guttman. « Rapid magnetic bead based sample preparation for automated and high throughput N-glycan analysis of therapeutic antibodies. » Analytical chemistry 86.12 (2014): 5682-5687.

Zhao, Zhen, et al. « A simple magnetic nanoparticles-based viral RNA extraction method for efficient detection of SARS-CoV-2. » bioRxiv (2020).