Tamer AbdElFatah
Étudiant au doctorat en génie biologique et biomédical
Université McGill
Co-autrice principale : Mahsa Jalali, Université McGill
Publication primée : Nanoplasmonic amplification in microfluidics enables accelerated colorimetric quantification of nucleic acid biomarkers from pathogens
Publiée dans : Nature Nanotechnology
Résumé
La détection d’acides nucléiques en quelques minutes par des tests d’amplification standard a longtemps été un objectif difficile à atteindre. Cela est dû à la longueur des protocoles et aux difficultés liées à l’automatisation des processus, de la préparation de l’échantillon à la réponse; ce qui a limité notre capacité à gérer la propagation des infections, ce qui a un effet négatif sur la santé publique et l’économie mondiale. Cette limitation a été mise en évidence lors de la pandémie de COVID-19, lorsqu’il y a eu un effort mondial pour accéder aux tests de diagnostic dans des lieux de rassemblement tels que les aéroports, les prisons, etc. Les tests rapides actuels (tests antigéniques) souffrent d’une sensibilité inférieure à celle de la PCR, ce qui entrave leur applicabilité au début de l’infection. Ainsi, Tamer AbdElFatah et ses collaborateurs proposent le QolorEX, un dispositif de test rapide entièrement automatisé qui conserve la sensibilité de la PCR et peut être déployé dans des environnements éloignés pour la collecte et la préparation des échantillons, la détection colorimétrique et la communication des résultats. Le QolorEX intègre des tests d’amplification isotherme (RT-LAMP et RCA) à la microfluidique des nanosurfaces. Il utilise les phénomènes de catalyse plasmonique par points chauds pour accélérer la réaction d’amplification, ce qui permet une lecture colorimétrique quantitative rapide et sans étiquette avec une résolution d’un seul nucléotide. Afin de rationaliser les étapes de l’opération et de réduire les erreurs introduites par l’utilisateur, les auteurs ont développé une cartouche microfluidique intégrant le cycle complet du processus, de la collecte à l’amplification, ainsi qu’une boîte d’imagerie entièrement automatisée pour la manipulation microfluidique et l’imagerie. Let auteurs ont démontré cette automatisation en appuyant sur un bouton d’une application pour smartphone et en procédant à une analyse des données assistée par l’apprentissage automatique supervisé. Ils ont validé le QolorEX avec des virus respiratoires (SARS-CoV-2 et grippe A H1N1) et des bactéries (E. coli et MRSA), et différencié les variantes du SARS-CoV-2. Le QolorEX a atteint une limite de détection basse de 5 copies d’ARN/μl, ce qui permet une lecture sensible dès le début des infections. Enfin, 33 échantillons humains positifs au SARS-CoV-2 et 15 échantillons humains négatifs ont été testé. Le QolorEX a atteint un temps de réponse de 13 minutes avec une précision de 95 %, comparable à celle du test PCR de référence.