Justin Vigar e i suoi colleghi stanno creando una piattaforma cartacea personalizzabile per lo screening rapido del COVID-19 e di altre malattie infettive utilizzando la biologia sintetica.
“Biologia sintetica” potrebbe sembrare una contraddizione in termini, ma lo studente laureato dell’Università di Toronto Justin Vigar ritiene che possa migliorare la salute e la vita delle persone in tutto il mondo.
Nuova applicazione della biologia sintetica: Justin Vigar, qui raffigurato in un laboratorio in Sud America, sta sviluppando strumenti diagnostici basati su carta, come il chip di carta mostrato a destra, dove ogni punto rappresenta un test diverso. Credito immagine: Università di Toronto
Un campo di ricerca relativamente nuovo, la biologia sintetica applica principi ingegneristici per ricreare sistemi biologici completamente funzionali. Nel caso di Vigar, sta utilizzando l’approccio per sviluppare strumenti diagnostici rapidi e a basso costo per combattere le malattie infettive come destinatario di un premio di dottorato dal Consorzio Infezioni Emergenti e Pandemiche (EPIC) – uno dei tanti U di T iniziative strategiche istituzionali.
Oggi, il gold standard per la diagnosi di molte malattie infettive è la PCR quantitativa a trascrizione inversa in tempo reale (RT-qPCR), che è allo stesso tempo sensibile e sufficientemente specifica da rilevare piccole quantità di un particolare microbo in un campione di un paziente.
Tuttavia, il processo è complesso, richiede attrezzature e materiali costosi e deve essere eseguito da personale altamente qualificato.
“Parliamo molto del Sud America e di altri paesi del Sud del mondo, ma nella maggior parte delle aree del Canada, inclusa l’Alberta rurale dove sono cresciuto, non c’è accesso alla RT-qPCR”, afferma Vigar, uno studente di dottorato del quarto anno che è lavorando con Keith Pardeeprofessore associato presso la Facoltà di Farmacia di Leslie Dan.
La mancanza di accesso ai test RT-qPCR è stata particolarmente evidente durante la pandemia di COVID-19, quando molti paesi a basso e medio reddito hanno faticato a monitorare la diffusione della SARS-CoV-2 all’interno dei propri confini perché non disponevano delle infrastrutture e delle competenze necessarie per monitorare la diffusione della SARS-CoV-2 all’interno dei propri confini. e risorse per condurre test RT-qPCR tempestivi per i loro cittadini.
I test antigenici rapidi hanno contribuito a riempire il vuoto, ma non sono così sensibili e non possono essere facilmente ampliati per elaborare centinaia di campioni contemporaneamente.
“Volevamo colmare questa lacuna costruendo strumenti realmente accessibili che potessero effettuare uno screening rapido per COVID-19 e altre infezioni – qualcosa che sarebbe una via di mezzo tra un test rapido dell’antigene e RT-qPCR”, afferma Vigar.
A tal fine, lui e i suoi colleghi di laboratorio stanno utilizzando la biologia sintetica per creare una piattaforma cartacea personalizzabile che utilizza foglietti di carta tascabili con circuiti genetici incorporati. Il circuito è costruito liofilizzando proteine e altri componenti molecolari, che funzionano come amplificatori e sensori, direttamente sulla carta. I campioni dei pazienti vengono elaborati minimamente per estrarre il materiale genetico e applicati direttamente sulla carta.
Se il campione del paziente contiene materiale genetico dell’agente patogeno di interesse, il circuito si accenderà e produrrà un cambiamento di colore sulla carta, che l’occhio nudo può individuare.
Il team di Pardee ha già dimostrato l’efficacia del proprio strumento diagnostico cartaceo nel migliorare la sorveglianza della malattia durante l’epidemia del virus Zika in Brasile nel 2015-2016 e, più recentemente, durante la pandemia di COVID-19.
Ora Vigar sta lavorando con collaboratori in altri paesi dell’America Latina e in India per espandere l’uso dello strumento diagnostico per monitorare altre malattie infettive come la febbre dengue e la leishmaniosi, causata dall’infezione Leishmania parassita.
“Il sistema funziona molto bene a Toronto e in un paio di paesi con cui collaboriamo, ma la sfida ora è reperire i materiali da incorporare nel documento e ampliarlo in altri paesi”, dice Vigar.
Sebbene sia facile per Vigar ottenere i componenti e costruire i dispositivi cartacei a Toronto e spedirli ai collaboratori in tutto il mondo, il suo obiettivo finale è consentire loro di produrre e distribuire localmente questi strumenti di biologia sintetica.
“Dobbiamo lavorare con i ricercatori di altri paesi per costruire una rete che dia loro accesso a questi reagenti e materiali in modo che non facciano affidamento su di noi per spedirli loro. Quindi saranno in grado di costruire le proprie condutture per rilevare gli agenti patogeni e le malattie a cui sono interessati”.
Vigar è stato in Cile per due settimane l’estate scorsa per aiutare i ricercatori locali a testare la riproducibilità dei propri test cartacei. Il laboratorio di Pardee ha recentemente ospitato anche due studenti in visita dall’Universidad de Los Andes in Colombia per apprendere il processo di costruzione dei dispositivi a basso costo.
Oltre a monitorare le malattie infettive negli esseri umani, Vigar afferma che le piattaforme cartacee vengono utilizzate per rispondere ad altre domande importanti, ad esempio monitorare la diffusione di un parassita agricolo o i movimenti di una specie in via di estinzione.
La passione di Vigar per la biologia sintetica e per garantire un accesso equo alle nuove biotecnologie si estende oltre il laboratorio.
È un delegato attivo alla Convenzione delle Nazioni Unite sulla biodiversità (UNCBD), che comprende due accordi internazionali sulla biosicurezza e sulla condivisione degli utili relativi alla biologia sintetica e alla biotecnologia.
Come partecipante alla Conferenza delle parti (COP) dell’UNCBD a Sharm El-Sheikh, in Egitto, nel 2018, e a Montreal nel 2022, ha istruito i partecipanti sulla biologia sintetica e ha condiviso la sua prospettiva su come la diagnostica a basso costo può migliorare la vita delle persone. Intorno al mondo.
“Queste tecnologie sono molto potenti ma sono limitate nel luogo e nel modo in cui vengono utilizzate. Vogliamo renderlo più accessibile e, se lavoriamo in modo collaborativo verso questo obiettivo, andranno a beneficio molte più persone”.
Fonte: Università di Toronto
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org