Analisi per affrontare la pandemia

Anche se la prima ondata della pandemia ha superato il suo picco in Svizzera, le procedure diagnostiche dei coronavirus rimangono fondamentali. Da un lato, l'attenzione continuerà a concentrarsi sul test delle persone che potrebbero essere state infettate, in modo da poterle isolare in caso di infezione confermata e prevenire così una nuova esplosione dell'epidemia. D'altra parte, ora si studierà anche in quante persone il sistema immunitario ha prodotto anticorpi dopo un'infezione (che potrebbe essere passata inosservata). Gli scienziati sospettano che le persone infette siano almeno temporaneamente immuni a una nuova infezione.

Sebbene la ricerca sperimentale presso l'ETH sia stata temporaneamente sospesa, alcuni scienziati stanno lavorando, in coordinamento con il Vicepresidente per la ricerca dell'ETH, all'ulteriore sviluppo di test per il rilevamento del virus pandemico o di anticorpi che riconoscono il virus secondo il principio lock-and-key.

Un test per i virus veloce ed economico

Il virus stesso viene rilevato di routine nei laboratori di tutto il mondo utilizzando la sua impronta genetica (sequenza di RNA). A questo scopo viene solitamente utilizzato il cosiddetto metodo PCR. Questo metodo può essere utilizzato per determinare se il materiale genetico dell'agente patogeno della pandemia è presente, ad esempio, in un tampone della gola. In questo metodo, brevi segmenti di geni virali vengono amplificati in un processo ciclico, per cui il dispositivo di laboratorio corrispondente deve riscaldare e raffreddare ripetutamente il campione. Il metodo richiede anche alcune sostanze chimiche di laboratorio, che nella situazione attuale sono diventate scarse in tutto il mondo.

Il gruppo dell'ETH del prof. Wendelin Stark negli ultimi anni ha sviluppato un dispositivo PCR migliorato ed economico che funziona con piccoli contenitori metallici per campioni. Attualmente i contenitori di plastica sono lo standard. Con il nuovo metodo, il campione può essere riscaldato e raffreddato molto più velocemente, accelerando notevolmente il processo. Grazie ai contenitori più piccoli, gli scienziati sono riusciti anche a ridurre a un quinto la quantità di reagente. Stark e i suoi colleghi hanno già organizzato la produzione in serie del dispositivo. Ora stanno pianificando di richiedere l'ammissione alla normativa per il dispositivo. Non appena la riceveranno, potranno commercializzare il dispositivo.

Determinazione delle impronte digitali

L'ETH Professore Sai Reddy e la "Genomics Facility" del Dipartimento biosistemi e ingegneria dell'ETH di Zurigo a Basilea stanno utilizzando un metodo diverso per rilevare il virus: Il sequenziamento profondo. Questo metodo relativamente nuovo è estremamente sensibile - Reddy ritiene che sia significativamente più sensibile della PCR - e può essere utilizzato per analizzare circa 5.000 campioni in un unico passaggio. Un altro grande vantaggio è che questa tecnologia fornisce anche l'esatta impronta genetica (sequenza di RNA) del virus per ogni campione. Poiché l'agente patogeno cambia minimamente nel tempo, questi dati sono adatti per le analisi dell'albero genealogico dei virus.

L'analisi e il controllo di qualità dei dati grezzi del sequenziamento profondo utilizzano anche una metodologia bioinformatica sviluppata dal professor ETH. Niko Beerenwinkel da utilizzare. Negli ultimi anni ha sviluppato questo metodo per riconoscere se un paziente è portatore di diverse varianti genetiche di un virus allo stesso tempo. Nel caso del virus HI, ad esempio, questa diversità virale all'interno di un paziente influenza le decisioni terapeutiche. Beerenwinkel vorrebbe indagare se tale diversità svolge un ruolo anche nella Sars-CoV-2.

Figura scura e diffusione geografica

Un professore dell'ETH si occupa di analisi dell'albero genealogico Tanja Stadler. Ha avviato una collaborazione con una grande azienda svizzera di diagnostica di laboratorio, la cui sede principale si trova nella Svizzera nord-occidentale. Questa azienda deciderà di fornire alla Genomics Facility Basel tutti i campioni di virus analizzati in forma anonima. La loro impronta genetica sarà determinata in loco. Le analisi del pedigree consentiranno a Stadler di calcolare i parametri epidemiologici, compreso il numero di casi non dichiarati di persone ammalate che non sono state sottoposte a test e quindi non compaiono in nessuna statistica.

I metodi di Stadler permetteranno anche di tracciare la diffusione geografica del virus quasi in tempo reale. Ad esempio, lo scienziato sarà in grado di mostrare quante persone infette sono state contagiate all'interno della Svizzera nordoccidentale e quante sono state contagiate altrove e hanno poi portato il virus nella regione. Queste informazioni, che non consentono di trarre conclusioni sugli individui, potrebbero integrare la ricerca dei contatti delle persone infette e dei loro contatti e aiutare le autorità ad adattare le misure per combattere la pandemia, se necessario.

Virus sulle superfici

Il virus pandemico si trasmette direttamente da persona a persona tramite goccioline. L'entità del rischio di infezione attraverso le maniglie delle porte, le maniglie dei carrelli della spesa, i corrimano dei mezzi di trasporto pubblico o i terminali di pagamento non è ancora scientificamente chiara. Allo stesso modo, non sono ancora state condotte ricerche sulla diffusione del virus pandemico su queste superfici in Svizzera. Il professore dell'ETH Barbara Treutlein La ricercatrice vuole indagare su questa questione, raccogliere un gran numero di campioni con il suo team a Basilea e analizzarli - da un lato utilizzando anche il sequenziamento presso la Genomics Facility di Basilea, e dall'altro utilizzando un altro metodo di rilevamento del virus relativamente nuovo, l'amplificazione isotermica mediata da loop.

Proteine virali per i test anticorpali

Diversi gruppi dell'Ospedale universitario e dell'Università di Zurigo stanno lavorando per analizzare il siero del sangue alla ricerca di anticorpi piuttosto che per rilevare il virus pandemico stesso. Le proteine del virus vengono utilizzate nei test di laboratorio per analizzare se i campioni di siero contengono anticorpi che si attaccano alle proteine del virus secondo il principio del lock-and-key.

I gruppi dei professori dell'ETH Nenad Ban e Kaspar Locher stanno lavorando o pianificando la produzione di alcune proteine virali in quantità sufficiente e ad alta purezza utilizzando metodi biotecnologici. Le proteine saranno trasmesse ai colleghi dell'Università di Zurigo, che svilupperanno i corrispondenti test di rilevamento degli anticorpi e li metteranno a disposizione dell'Ospedale universitario di Zurigo per le analisi.