Nanocorpi coniugati con oro in un segnale

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 10643 (2023) Citare questo articolo

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Nonostante il passaggio del COVID-19 dalla pandemia al controllo, siamo ancora in uno stato di incertezza sul successo a lungo termine. Pertanto, vi è una grande necessità di una diagnostica rapida e sensibile per sostenere lo stato di controllo. Dopo diverse prove di ottimizzazione, abbiamo sviluppato strisce di test a flusso laterale (LFT) per il rilevamento rapido dell’antigene del picco 1 (S1) di SARS-CoV-2 nei campioni di saliva. Per il potenziamento del segnale delle nostre strisce sviluppate, abbiamo applicato doppi coniugati di oro. Nanocorpi anti-S1 marcati con oro (Nbs) sono stati impiegati come coniugato del rilevatore S1, mentre l'enzima 2 di conversione dell'angiotensina marcato con oro (ACE2) è stato utilizzato come coniugato di cattura S1. In un disegno a striscia parallela, abbiamo utilizzato un anticorpo monoclonale anti-S1 (mAb) come rilevatore di antigene invece di Nbs anti-S1. Campioni di saliva sono stati raccolti da 320 soggetti sintomatici (180 casi positivi confermati con RT-PCR e 140 casi negativi confermati) e sono stati testati con le strisce sviluppate. Nella rilevazione precoce dei campioni positivi con soglia del ciclo (Ct ≤ 30), le strisce LFT a base di Nbs hanno mostrato sensibilità (97,14%) e specificità (98,57%) più elevate rispetto alle strisce a base di mAb che hanno fornito una sensibilità del 90,04% e una specificità del 97,86%. Inoltre, il limite di rilevamento (LoD) per le particelle virali era inferiore per il test LFT basato su Nbs (0,4 × 104 copie/ml) rispetto al test basato su mAb (1,6 × 104 copie/ml). I nostri risultati sono a favore dell'uso di coniugati dual gold Nbs e ACE2 nelle strisce LFT. Queste strisce con segnale potenziato offrono uno strumento diagnostico sensibile per lo screening rapido dell'antigene SARS-CoV-2 S1 nei campioni di saliva facilmente raccolti.

La pandemia in corso di COVID-19, causata dalla sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS-CoV-2), è una delle pandemie più impegnative della storia1. Il controllo della diffusione della SARS-CoV-2 dipende in gran parte dall’individuazione accurata e precoce dei casi infetti2. Dopo l’epidemia di COVID-19, i kit RT-PCR sono stati sviluppati e ampiamente applicati per la diagnosi clinica dell’infezione da SARS-CoV-2. Nonostante la loro elevata sensibilità e specificità, le tecniche sugli acidi nucleici presentano limiti in termini di costi, efficienza in termini di tempo, sofisticatezza e grado di inquinamento3,4. Inoltre, i risultati dei test falsi negativi rappresentavano uno svantaggio importante5. Lo sviluppo di test point-of-care rapidi e sensibili (POCT) è stata una richiesta per controllare la pandemia6,7. I test antigenici sono uno degli strumenti diagnostici più utili per gli approcci di screening a livello di popolazione8. Questi test riflettono direttamente l'infezione attiva piuttosto che i test a flusso laterale basati su anticorpi9. Gli anticorpi monoclonali (mAb) vengono applicati con successo nello sviluppo di diversi sistemi diagnostici basati su antigeni, ma la loro struttura complessa e di grandi dimensioni ne influenza la tollerabilità10. I nanocorpi (Nbs) sono frammenti variabili, ricombinanti, antigene-specifici, a dominio singolo, di anticorpi diretti contro la sola catena pesante dei camelidi. A differenza degli anticorpi convenzionali, i nanobodies contengono un singolo dominio variabile (VHH) e due domini costanti (CH2 e CH3). Gli Nb clonati e isolati possiedono proprietà uniche che consentono loro di eccellere negli anticorpi convenzionali11. Gli Nb sono altamente robusti, facili da produrre, più stabili e hanno la capacità di riconoscere epitopi nascosti o non comuni. Gli Nbs potrebbero mantenere il pieno potenziale di legame con l'antigene dopo l'isolamento e sono stati impiegati in modo efficiente in varie applicazioni diagnostiche e terapeutiche12.

I nanomateriali forniscono ulteriori siti di legame per il rilevamento degli anticorpi, che portano al miglioramento dell'intensità del segnale nei test diagnostici13. Tra i reporter colorati, le nanoparticelle d’oro, con elevata intensità di colore, potrebbero aumentare la sensibilità di LFT14. Inoltre, altre caratteristiche delle nanoparticelle d'oro, come il rapporto costo-efficacia, la facilità di produzione, la stabilità in forma essiccata e la facile coniugazione con biomolecole, le rendono i candidati ideali da utilizzare come reporter di segnali nelle applicazioni industriali15. Nel nostro precedente lavoro di Kamel et al., 2022, abbiamo utilizzato Nbs coniugati con oro in ELISA sandwich per il rilevamento dell’antigene SARS-CoV-2 S1 nella saliva e nei tamponi nasofaringei. I risultati sono stati molto interessanti migliorando la sensibilità di rilevamento precoce del test del 93,3%16.