SHERLOCK, un outil de diagnostic basé sur CRISPR
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Les chercheurs proposent des améliorations sur le système SHERLOCK qui est un outil de diagnostic des maladies basé sur CRISPR. L’outil pourrait changer beaucoup de choses pendant les épidémies comme Ebola ou Zika.
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Dans un papier publié dans Science, des chercheurs du Broad Institute du MIT et de Harvard rapportent un nouvel outil qui permet d’élaborer un système de diagnostic appelé SHERLOCK basé sur CRISPR pour une riposte rapide aux épidémies. Les mises à jour de SHERLOCK, qui a été créé initialement en 2017, permettent aux cliniciens de diagnostiquer rapidement et à moindre coût les échantillons de patients et de suivre les épidémies telles que Ebola et Zika avec un équipement limité.1
Sommaire
Un outil de diagnostic basé sur CRISPR
On peut maintenant utiliser cette plateforme pour détecter des virus directement dans des échantillons cliniques tels que le sang ou la salive en éliminant ainsi une étape de traitement qui nécessitait auparavant un environnement de laboratoire et un personnel formé professionnellement. Le développement prépare SHERLOCK à être utilisé dans des domaines où la formation spéciale et les laboratoires cliniques sont des lacunes importantes.
L’équipe a également amélioré les capacités de SHERLOCK à distinguer les espèces virales apparentées les unes des autres et a démontré la capacité de la plateforme à identifier des mutations cliniquement pertinentes comme une petite mutation du virus Zika associée à une microcéphalie. Des outils rapides et sensibles sont essentiels pour diagnostiquer, surveiller et caractériser une infection selon l’auteur principal Pardis Sabeti, membre de l’institut Broad. Nous avons pris la technologie SHERLOCK et l’avons optimisée dans le contexte de ces scénarios biologiques très appliqués.
SHERLOCK
L’équipe de Sabeti met en place la possibilité de tester SHERLOCK avec des collaborateurs au Nigeria qui ont souffert d’une augmentation inhabituelle des cas de fièvre de Lassa pendant le printemps 2018. La fièvre de Lassa provoque souvent des symptômes partagés par de nombreux virus et le traitement de base fonctionne mieux s’il est administré dès le début et un diagnostic précis et rapide est donc essentiel.
La plate-forme de diagnostic SHERLOCK (abréviation de Specific High-sensitivity Enzymatic Reporter unLOCKing) utilise une enzyme Cas13 programmée associée à des molécules rapporteuses pour indiquer la présence d’une cible génétique telle qu’un virus. Jusqu’à présent, une étape préliminaire cruciale pour SHERLOCK consistait à extraire et à isoler les acides nucléiques des échantillons de patients ce qui nécessite généralement un laboratoire et du personnel qualifié.
Désormais, l’équipe de recherche dirigée par Catherine Freije, étudiante diplômée de Harvard et Cameron Myhrvold, chercheur postdoctoral, tous deux du laboratoire Sabeti, a développé une méthode plus simple permettant à Cas13 de détecter directement sa cible dans des échantillons de fluides corporels comme la salive ou le sang.
La protéine Cas13
Le processus s’appelle HUDSON ou Heating Unextracted Diagnostic Samples to Obliterate Nucleases. Il consiste en un traitement chimique et thermique rapide utilisé sur les échantillons afin d’inactiver certaines enzymes qui autrement dégraderaient les cibles génétiques. Les échantillons cliniques traités peuvent ensuite être soumis à la procédure SHERLOCK et les résultats de détection finaux, positifs ou négatifs peuvent être facilement visualisés sur les bandes de papier. L’ensemble du processus peut être complété en moins de deux heures.
Ce système nous rapproche d’un diagnostic rapide et convivial qu’on peut déployé partout selon Sabeti. Avec toutes les améliorations apportées au pipeline SHERLOCK, le processus de diagnostic s’accélère et nécessite moins de matériel selon M. Freije. Nous essayons d’améliorer ces outils afin que le diagnostic puisse se rapprocher du patient dans les endroits qui en ont le plus besoin.
En jumelant HUDSON et SHERLOCK, l’équipe a pu détecter directement le virus de la dengue dans des échantillons de salive et de sérum prélevés sur des patients. La plateforme pourrait également détecter des particules de virus Zika qui ont été ajoutées à des échantillons de sang et d’urine sains. De plus, l’équipe a conçu des réactifs SHERLOCK qui permettent de distinguer plus facilement et plus rapidement plusieurs espèces virales apparentées (Zika, dengue, Nil occidental et fièvre jaune). Ces améliorations sont particulièrement utiles lorsqu’un patient présente des symptômes généraux, tels qu’une fièvre, qui pourraient être causés par plus d’un virus.
Un outil adapté pour les épidémies dans les pays pauvres
Dans des endroits comme l’Amérique du Sud, de nombreux virus similaires cocirculent et il est essentiel d’avoir un diagnostic qui peut rapidement faire la différence selon Freije. Avec ce nouveau test, un patient peut donner un seul échantillon de sang ou d’urine et quelques réactions suffisent pour déterminer le virus pour que le patient commence rapidement le bon traitement.
L’équipe a également démontré la sensibilité aiguë de SHERLOCK aux mutations qui se produisent dans un seul nucléotide, des mutations, par exemple, qui pourraient conférer une résistance aux médicaments ou une plus grande infectiosité à un virus. Dans le présent papier, les chercheurs ont conçu des tests qui pourraient détecter une mutation du virus Zika associée à une microcéphalie.
Environ une semaine après que cette mutation spécifique ait été décrite dans la littérature, nous avions un diagnostic opérationnel et nous pouvions le détecter à partir d’échantillons de patients collectés lors de la récente épidémie de Zika selon Myhrvold. C’est vraiment notre vision, être capable de dire à quelqu’un non seulement le virus qui les affecte, mais aussi les caractéristiques de cette souche particulière et sa provenance.
Pour s’assurer que SHERLOCK soit largement disponible pendant les épidémies, Broad développe un cadre pour garantir que la plate-forme de diagnostic SHERLOCK soit facilement accessible dans le monde en développement où il y a un besoin urgent de diagnostics rapides, peu coûteux et fiables.
