L’incertitude et la peur de la propagation du coronavirus et de l’évolution de la maladie provoquent des ondes de choc dans notre vie quotidienne. Un simple test sur papier pourrait fournir des réponses aux questions de base et définir une voie à suivre judicieuse.
L’incertitude et la peur de la propagation du coronavirus et de l’évolution de la maladie provoquent des ondes de choc … [+] dans notre vie quotidienne. Un simple test sur papier pourrait fournir des réponses aux questions de base et définir une voie à suivre judicieuse.
Mammoth Biosciences
Dans les médias, au sein des communautés locales, et même parmi nos dirigeants élus, il existe un débat raisonnable sur la question de savoir si la menace du coronavirus a été exagérée ou sous-estimée. Mais l’absence d’orientations cohérentes sur ce que nous devons faire collectivement et individuellement a créé de l’incertitude et de la peur. Les marchés ont dégringolé, les employés sont invités à travailler à domicile et les grands événements sont reportés indéfiniment.
Toute cette incertitude et cette peur découlent d’un manque de données sur la propagation et la gravité du virus du SRAS-CoV-2 dans nos collectivités. Où ce virus est-il concentré et comment se propage-t-il d’une personne à l’autre? Quelle est la gamme exacte des symptômes et comment évolue la maladie COVID-19? Nous ne sommes pas en mesure de répondre à ces questions fondamentales, ce qui à son tour nous amène à craindre et à nous préparer au pire. Pour répondre à ces questions, nous devons tester des populations massives de personnes pour le SRAS-CoV-2 rapidement, à moindre coût et de manière évolutive.
CRISPR à la rescousse
Jennifer Doudna, professeur à UC Berkeley, est l’une des découvreuses de l’outil CRISPR qui permet … [+] des chercheurs du monde entier pour trouver et remplacer précisément des séquences d’ADN dans une cellule. Elle est co-fondatrice de Mammoth Biosciences, qui utilise la technologie comme base pour développer un test rapide et bon marché pour le coronavirus et bien plus encore.
UC Berkeley
Une solution potentielle à ce problème de diagnostic s’est peut-être présentée sous la forme de l’outil moléculaire d’édition de gènes appelé CRISPR. Si vous n’avez pas entendu parler de CRISPR, c’est un outil de génie génétique qui nous permet de trouver et de remplacer l’ADN avec une précision extrêmement élevée. Combiné avec des avancées de grande envergure dans l’automatisation et le calcul, CRISPR promet d’être un véritable changeur de jeu dans le domaine de la biologie synthétique, ayant un impact sur tout, des produits chimiques et des matériaux à l’alimentation et la santé.
La précision de CRISPR a une incroyable capacité à trouver une séquence spécifique dans un échantillon, et une startup a un moyen de tester le coronavirus en 30 minutes (l’ensemble du processus, y compris la préparation des échantillons, prendra environ 4 heures).
La startup est Mammoth Biosciences, et elle est issue du laboratoire de Jennifer Doudna, l’une des inventrices de CRISPR. Mammoth a travaillé sur son système de diagnostic appelé DETECTR pour être une plate-forme robuste pour tester les maladies. En collaboration avec le professeur de médecine de laboratoire Charles Chiu à l’UCSF – l’épicentre de la confiance du cerveau pour le coronavirus en particulier dans la région de la baie – Mammoth a conçu un kit de diagnostic de détection rapide utilisant CRISPR pour détecter le SARS-COV-2 dans des échantillons humains.
« Sur le plan clinique, le principal besoin pour nous en ce moment est la capacité d’augmenter la capacité de tests de diagnostic pour ce virus », a déclaré Chiu lors d’une mairie du coronavirus que j’ai organisée plus tôt cette semaine. « Il est absolument impératif pour nous d’être en mesure de diagnostiquer une infection à la fois rapidement et avec précision afin de prévenir une nouvelle propagation. »
Le laboratoire de Mammoth et Chiu a co-publié il y a deux semaines un livre blanc sur leur méthode, ainsi que les découvertes et les résultats réels d’échantillons humains dans un article préimprimé mardi dernier. Ils ont publié les données avant l’examen par les pairs dans le cadre de la réponse rapide à la pandémie. Pour une utilisation dans des tests de diagnostic en dehors du laboratoire de recherche, la FDA devra d’abord approuver le test de diagnostic.
«Nous battons des records de vitesse terrestre ici en matière de prototypage et de développement», a déclaré Trevor Martin, co-fondateur et PDG de Mammoth, à propos de SARS-COV-2 DETECTR et de la capacité de l’équipe à développer un système si rapidement. il a dit. Il m’a expliqué le fonctionnement de DETECTR par rapport aux tests actuels.
Trevor Martin, Ph.D. co-fondateur et PDG de Mammoth Biosciences, dit la technologie CRISPR de son entreprise … [+] peut agir comme une «recherche Google» sur les coronavirus ou toute autre maladie et être déployé sur des bandelettes de test en papier, un peu comme un test de grossesse à domicile.
Mammoth Biosciences
Comment nous testons le coronavirus aujourd’hui: lent et bâclé
De nombreuses méthodes et ressources de diagnostic actuelles sont lentes, ont une distribution limitée et coûteuses. Le CDC6 58 américain a créé un test d’autorisation d’utilisation d’urgence (EUA) pour tester les composants des échantillons de patients pour le SRAS-CoV-2. Les méthodes d’analyse des tests prennent jusqu’à 4 à 6 heures pour chaque patient.
En plus de cela, le délai d’exécution nécessaire pour dépister et diagnostiquer les patients prend plus de 24 heures, car ces échantillons doivent être expédiés à des laboratoires qui disposent des machines appropriées pour effectuer les tests. Dans l’ensemble, ce processus pourrait potentiellement prendre 2 jours à une semaine pour l’échantillon d’un seul patient.
CAS12: La «recherche Google» pour les coronavirus
Entrez DETECTR et CAS12, une protéine CRISPR. Tout ce dont vous avez besoin, ce sont des réactifs, un bloc chauffant, une pipette et des bandes d’écoulement latéral. Aucun équipement coûteux requis, et pas besoin d’envoyer un produit à un laboratoire éloigné. Au lieu de cela, DETECTR est un système simple qui ne nécessite que les matériaux d’un hôpital ou d’un laboratoire. Comme Martin l’a expliqué, c’est « autant de produits que possible ». Les centres de test locaux pourraient obtenir les fournitures qui leur sont envoyées assez facilement car il ne nécessite aucune machinerie maladroite à installer. «Nous avons pensé à la chaîne d’approvisionnement et de fabrication à chaque étape», m’a expliqué Martin. C’est précisément pour que le système puisse potentiellement être utilisé dans une situation de pandémie, même dans les pays en développement avec peu d’infrastructures.
La méthode DETECTR est unique en ce qu’elle est simple. Les patients fournissent un échantillon sous la forme d’un écouvillon nasal ou oral, l’ARN est converti en ADN via une réaction combinée à une amplification isotherme initiale, puis CAS12 est mélangé avec des séquences guides SARS-COV-2 prédéfinies avec la réaction lue sur les bandes d’écoulement latéral de Mammoth. La protéine CAS12 recherche à travers l’échantillon d’ADN pour rechercher la présence de la séquence SARS-COV-2 programmée. S’il y a correspondance, CAS12 se lie à l’ADN et émet un signal en clivant les molécules rapporteuses, ce qui fait changer la couleur de la bande.
«Si vous avez besoin d’un résultat rapide rapidement sans machine compliquée, alors nous avons démontré le concept de test», m’a dit Martin.
Mammouth a peut-être fait plus que montrer que CRISPR peut diagnostiquer le SRAS-COV-2 moins cher et plus rapidement. Ils ont prouvé qu’ils peuvent créer une plate-forme qui peut subir des cycles de développement rapides (moins de deux semaines pour le SRAS) pour lutter contre les maladies émergentes.
Où DETECTR pourrait nous emmener à l’avenir
Charles Chiu, M.D., Ph.D. du Département de médecine de laboratoire de l’UCSF, a dit ce que beaucoup sont … [+] nous venons de le réaliser: les tests sont absolument impératifs pour que nous puissions diagnostiquer une infection et empêcher la propagation du coronavirus.
UCSF
Le Dr Chiu a discuté de la façon dont ils pourraient améliorer la plateforme actuelle. Il a décrit que la prochaine étape consistait à développer «la capacité de développer des tests multiplex qui testeraient non seulement les coronavirus, mais aussi d’autres virus respiratoires et d’autres pathogènes respiratoires simultanément». Au lieu de tester un virus, les patients peuvent vérifier s’ils ont le SRAS-CoV-2 ou un autre brin de grippe.
James Currier, associé directeur de NFX et investisseur dans la société, a décrit le potentiel de la plate-forme dans un article de blog: «Imaginez l’un de ces tests de grossesse rapides que vous achetez à la pharmacie, mais au lieu de simplement une grossesse, vous pouvez tester presque n’importe quoi. Appliqué aux soins de santé, vous pouvez détecter la présence de la grippe, des MST, des cancers, de la tuberculose, des streptocoques, etc. »
Vous pouvez effectuer un zoom arrière encore plus, explique Currier. «Appliqué à l’industrie, vous pouvez tester les biomatériaux dans le pétrole, les produits chimiques et les plastiques. En agriculture, vous seriez en mesure de filtrer la viande, le poisson et chaque silo de céréales avant et après l’expédition, ou avant l’établissement des prix. Vous pourrez faire tout cela à température ambiante, sur place, en moins d’une heure, sans équipement spécial. »
Ce niveau de test peut être encore plus abstrait pour mesurer les mouvements en temps réel des virus, produits chimiques et matériaux. Currier imagine qu’un jour où les consommateurs peuvent commander une bandelette pour la séquence génétique spécifique qu’ils testent et, en peu de temps, avoir une réponse colorisée si la séquence est présente. Ensuite, ils pourraient télécharger leurs résultats via une application mobile dans le cloud, ce qui à son tour fournirait «des informations en temps réel à mesure que des souches spécifiques se propageraient à travers différentes zones géographiques, et mieux prévoir quelles souches devraient être utilisées dans les futurs vaccins contre la grippe. Des systèmes d’alerte en temps opportun pourraient être développés pour influer sur la propagation des maladies infectieuses. »
Ce que Mammoth crée est un « test moléculaire de haute qualité que vous pouvez déployer n’importe où », dit Martin. Les méthodes de diagnostic décentralisées actuelles n’existent tout simplement pas en ce moment et nous en voyons clairement les effets maintenant avec cette pandémie.
Accélérer le pipeline de fabrication
Lors de la réunion de discussion ouverte sur le coronavirus, Martin et Chiu ont clairement indiqué que SARS-COV-2 DETECTR était une preuve de concept qui n’était pas encore prête pour la fabrication. Quel est le goulot d’étranglement? Qu’est-ce qui empêche de mettre ces tests à la disposition des consommateurs dans des semaines ou des mois?
« Il y a un désir pour des partenaires qui ont démontré une capacité de fabrication pour chacun des composants », a déclaré Martin, « des bandes d’écoulement latéral à la chimie des réactifs elle-même. » C’est le besoin à court terme. À moyen et long terme, il faudra des fabricants de cartouches, des systèmes de chimie jetables et des entreprises qui ont une expérience de fabrication à l’échelle de centaines de milliers à des millions d’unités.
Fondamentalement, les scientifiques devront apprendre à rendre leur technologie manufacturable, et les fabricants devront apprendre à innover à la vitesse de la Silicon Valley. Il s’agit d’un effort énorme et coordonné, mais qui nous est nécessaire pour réagir efficacement à cette pandémie – et à la suivante.
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Merci de Vinit Parekh et Kevin Costa pour des recherches et des rapports supplémentaires dans cet article. Je suis le fondateur de SynBioBetaet certaines des sociétés sur lesquelles j’écris, notamment Mammoth Biosciences et NfX—Sont sponsors du Conférence SynBioBeta et résumé hebdomadaire – voici la liste complète des sponsors SynBioBeta.