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[Nuovo Progetto] Come lo smartphone riconoscerà la presenza del Norovirus

Norovirus: manifestazione e cure

I Norovirus appartengono alla famiglia dei Caliciviridae, virus a singolo filamento di RNA, e rientrano tra gli agenti più diffusi di gastroenteriti acute di origine non batterica, costituendo così un serio problema nel campo della sicurezza alimentare.

Sono anche comunemente noti come virus di Norwalk, dal nome della città dell’Ohio che divenne centro di un’epidemia di gastroenterite nel 1968.

Il Norovirus si manifesta con forte nausea e vomito violento associati a diarrea di tipo grave.
Il tempo di incubazione è compreso tra 6 e 48 ore e i sintomi possono persistere per ulteriori 12/60 ore.

Foto di OpenClipart-Vectors da Pixabay

La dose infettiva è estremamente bassa: sono sufficienti 100 particelle virali (o virioni) per una diffusione molto efficace da individuo a individuo.
A oggi, sono noti tre genogruppi di Norovirus: GI, GII e GIV in grado di infettare l’uomo, sottodivisi in più di 30 genotipi.

Date le minuscole dimensioni, fino a qualche anno fa era possibile identificarli solo con l’osservazione al microscopio elettronico o misurando la presenza di anticorpi nel sangue.
Da una decina d’anni sono stati sviluppati test diagnostici rapidi con l’uso di marcatori molecolari o mediante test commerciali Elisa (Enzyme-Linked Immuno Assay) per la ricerca del virus da campioni biologici.

Individuare il Norovirus direttamente dallo smartphone

I virus enterici umani possono essere altamente infettivi e quindi in grado di causare malattie in caso di ingestione di basse dosi comprese tra 100 e 102 virioni.
Il Norovirus è un buon esempio con una dose infettiva minima di alcune decine di virioni, cioè al di sotto della scala del femtogrammo (1 milionesimo di miliardesimo di grammo).

I ricercatori dell’Università dell’Arizona (UA) hanno deciso quindi di indagare nuove possibilità per introdurre un metodo accessibile da tutti rapidamente per rilevare la presenza di minimi livelli del virus.

La loro ricerca è stata presentata all’American Chemical Society Fall 2019 National Meeting & Exposition a San Diego (California).
Il documento è stato pubblicato il 27 giugno 2019 sulla rivista ACS Omega: “Smartphone-Based Paper Microfluidic Particulometry of Norovirus from Environmental Water Samples at the Single Copy Level”.

Il team ha presentato una nuova metodologia facile da usare, attraverso smartphone, a basso costo ed estremamente sensibile per rilevare agenti patogeni virali trasmessi dall’acqua che non richiedono concentrazione, coltura cellulare in vitro e/o amplificazione dell’acido nucleico.

La creazione del μPAD e il rilevamento del Norovirus

Un μPAD (chip) è stato creato utilizzando una stampante a cera ColorQube per stampare un disegno microfluidico su un foglio di nitrocellulosa.
Ogni chip ha quattro canali stampati a cera e ciascuno è stato riscaldato su una piastra a 120 °C fino a quando la cera stampata in superficie si è fusa riempiendo i sottostanti pori della nitrocellulosa.

Per verificare la presenza del Norovirus, ad un’estremità del chip microfluidico è stata introdotta l’acqua da esaminare, all’altra estremità microsfere di polistirene, a cui è stato legato un anticorpo specifico per il Norovirus con una sostanza fluorescente.
In questo modo, se il virus è nell’acqua, l’anticorpo reagisce e si lega alla particella del Norovirus creando un microaggregato fluorescente,
Il Norovirus può essere così catturato direttamente sul μPAD.
Gli aggregati formatisi sono sufficientemente grandi da consentire ad uno smartphone di poterli fotografare.

A questo punto, entra in gioco il ​​microscopio a fluorescenza collegato allo smartphone, sviluppato dagli autori: infatti, gli aggregati contenenti il Norovirus sono visibili, mentre gli anticorpi non legati al virus non lo sono.
L’impiego dell’app GUI mobile di MATLAB, creata dai ricercatori consente poi di quantificare i campioni di Norovirus presenti sul campione.

Foto della ricerca originale ACS Omega20194611180-11188

Verso l’applicazione su larga scala del test

Jeong-Yeol Yoon, del Dipartimento di Ingegneria biomedica di UA, ha dichiarato:

Non devi essere uno scienziato o un ingegnere per utilizzare il dispositivo.
L’analisi verrà eseguita automaticamente dall’app per smartphone, quindi tutto ciò di cui devi preoccuparti è caricare un campione di acqua sul chip […].

Questo metodo con limite di rilevabilità – LOD – estremamente basso (1 particella virale/ milonesimo di litro) è applicabile anche per il rilevamento di qualsiasi altro agente patogeno virale in campioni ambientali come il cibo e l’acqua.

In merito, Kelly A. Reynolds, presidente del Dipartimento di comunità, ambiente e politica del Mel & Enid Zuckerman College of Public Health di UA, ha sottolineato:

I progressi nel monitoraggio rapido dei virus umani nell’acqua sono essenziali per proteggere la salute pubblica.

Lucia Fava
Lucia Fava
Copywriter ed esperta di social media marketing, è la responsabile del coordinamento con i revisori scientifici. Si occupa di ricerca fonti e fact checking. ------ Note biografiche disponibili nella pagina Redazione | Tutti gli articoli, ove non espressamente specificato, sono sottoposti a Revisione Scientifica e Fact Checking.