Passer le test COVID en seulement 5 minutes, c’est ce que propose cette équipe de bioingénieurs et de virologues de l’Université d’Osaka (Japon) : un nouveau test ultrasensible pour détecter le virus du SRAS-CoV-2 basé sur un mélange d’intelligence artificielle et de technologie des nanopores. Le principe de ce test rapide présenté dans la revue Nature Communications : identifier avec précision, grâce à l'apprentissage automatique, des particules virales uniques traversant un nanopore.
La plate-forme de test créée s’avère si sensible qu’elle permet également de distinguer d’autres virus, les coronavirus responsables du rhume, le SRAS, le MERS et bien sûr, le SARS-CoV-2. Des travaux qui vont certainement mener à des tests de dépistage rapides, portables et précis pour le COVID et d'autres maladies virales. Enfin, la technologie répond aussi à ce « nouveau » besoin crucial d’un dépistage rapide des agents pathogènes, révélé par la pandémie COVID-19.
Aujourd’hui, le diagnostic de prédilection pour détecter les virus à ARN dont le SRAS-CoV-2, reste la RT-PCR en temps réel (ou transcription inverse suivie d'une réaction en chaîne de la polymérase). Très précise, l'obtention des résultats nécessite du temps, ce qui peut retarder certaines interventions urgentes pour éviter la propagation du virus.
Une sensibilité de 90 % et une spécificité de 96 % pour la détection du SRAS-CoV-2 en seulement 5 minutes.
Les scientifiques japonais décrivent ici un système de nanopores intelligent qui peut être utilisé pour la détection des particules du virus SARS-CoV-2. À l'aide de méthodes d'apprentissage automatique, la plateforme peut distinguer avec précision des coronavirus de taille similaire responsables de différentes maladies respiratoires. La technologie innovante démontre une sensibilité élevée et « peut même identifier électriquement des particules virales uniques », confirme l’auteur principal, le professeur Masateru Taniguchi. En utilisant cette nouvelle plateforme, et à partir d'échantillons de salive les chercheurs ont pu atteindre une sensibilité de 90 % et une spécificité de 96 % pour la détection du SRAS-CoV-2 en seulement 5 minutes.
Comment « ça marche » ? Les nanopores de seulement 300 nanomètres de diamètre ont été percés dans une membrane en nitrure de silicium. Lorsqu'un virus est attiré à travers un nanopore par la force électrophorétique, l'ouverture se bloque partiellement, ce qui réduit temporairement le flux ionique à l'intérieur du nanopore, ce qui est alors détecté comme un changement dans le courant électrique. C’est le courant qui apporte des données en temps réel sur le volume, la structure et la charge de surface de la cible analysée. Et c’est l'apprentissage automatique qui permet l’interprétation de ces signaux subtils, qui peuvent être aussi faibles que quelques nanoampères. 40 échantillons de salive PCR-positifs et 40 échantillons PCR-négatifs ont été utilisés au départ pour entraîner l'algorithme.
En résumé, la méthode se prête parfaitement à un diagnostic immédiat dans les hôpitaux ou à l’occasion de grands rassemblements. La plateforme de test complète se compose d'un logiciel d'apprentissage automatique sur un serveur, d'un instrument de mesure de courant portable de haute précision et de modules nanopores semi-conducteurs économiques.
La technologie pourrait être adaptée pour la détection d’autres maladies infectieuses émergentes.
Source: Nature Communications 17 June 2021 DOI: 10.1038/s41467-021-24001-2 Combining machine learning and nanopore construction creates an artificial intelligence nanopore for coronavirus detection
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