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Détecteur rapide de tuberculose
Un tiers de la population mondiale est infecté par la tuberculose. La détection des bactéries prend du temps et coûte cher, même dans les hôpitaux dotés d'un équipement de laboratoire sophistiqué. Et dans les pays pauvres où l'infection est la plus répandue, les gens n'ont souvent pas accès à cet équipement. Des chercheurs du Massachusetts General Hospital de Boston et de l'Université Harvard ont maintenant démontré qu'un appareil portable peut être utilisé pour compter aussi peu que 20 bactéries dans un échantillon d'expectoration en une demi-heure. Ils espèrent développer le test en un produit peu coûteux pouvant être déployé pour le dépistage de la tuberculose.
Détecteur de tuberculose : Un appareil portable peut compter jusqu'à 20 bactéries dans un échantillon d'expectoration. Une carte en plastique à l'intérieur de l'appareil utilise la microfluidique pour diriger les bactéries marquées magnétiquement dans un échantillon vers l'une des deux chambres entourées de bobines métalliques. Les bobines sont utilisées pour l'imagerie par résonance magnétique nucléaire de l'échantillon.
Le compteur de bactéries est développé par des chercheurs dirigés par Ralph Weissleder , directeur du Center for Systems Biology et du Center for Molecular Imaging Research de la Harvard Medical School, et Hakho lee , instructeur à Mass General. La technologie utilise des marqueurs à nanoparticules magnétiques et un détecteur qui fonctionne sur les mêmes principes que l'imagerie par résonance magnétique. Ils se concentrent sur la tuberculose, dit Lee, car même une bactérie peut causer la maladie, mais à ce stade, il n'y a pas de moyen facile de détecter les bactéries à haute sensibilité.
Le plus gros problème avec les tests existants est qu'ils sont trop lents, dit Pierre Katona , professeur agrégé de clinique en maladies infectieuses à l'Université de Californie à Los Angeles. La façon la plus précise d'identifier l'infection est de faire croître un échantillon en laboratoire. Mais comme la tuberculose se développe lentement, cela peut prendre jusqu'à six semaines. De plus, le matériel de culture coûteux n'est généralement pas disponible dans les zones pauvres où l'infection est répandue.
Le moyen le moins cher et le plus rapide de détecter la tuberculose est un test cutané qui recherche une réaction immunitaire. Mais ces tests ne sont pas particulièrement précis. Il y a un certain nombre de conditions où il n'y a pas de réaction immunitaire même si le patient est porteur de l'infection, dit Steven Miller , directeur des laboratoires cliniques de l'Université de Californie, San Francisco Medical Center. La tuberculose et le VIH vont souvent de pair, mais chez les patients séropositifs, le test cutané ne fonctionne pas. Un autre test courant, la coloration d'un échantillon d'expectoration avec un colorant qui cible la tuberculose et son examen au microscope, présente également un taux élevé de faux négatifs. À moins qu'il n'y ait une charge très élevée de bactéries, vous ne pouvez pas la ramasser, dit Miller.
Le détecteur Harvard peut détecter de très petites quantités de bactéries. Il s'agit d'une version miniaturisée d'un imageur à résonance magnétique nucléaire, un appareil très sensible mais généralement volumineux et coûteux utilisé pour des applications cliniques et chimiques telles que l'imagerie cérébrale et la détermination des structures protéiques. La taille et le coût des imageurs à résonance magnétique nucléaire typiques sont dictés par le besoin d'un aimant puissant. Le groupe de Weissleder a simplifié l'instrument en un appareil portable d'une livre avec des pièces jetables en compromettant la qualité du signal et en plaçant la chambre d'échantillon directement à l'intérieur des bobines radiofréquence. Lorsque vous mesurez des bactéries, vous n'avez pas besoin d'une haute résolution, il vous suffit de relever un motif, explique Lee.
Comme preuve de principe, Weissleder et Lee ont démontré qu'ils pouvaient détecter une bactérie très similaire à la tuberculose dans des échantillons d'expectorations. Tout d'abord, l'échantillon visqueux doit être liquéfié. Ensuite, il est mélangé à une solution de nanoparticules de fer en forme de boulet de canon recouvertes d'anticorps qui adhèrent aux bactéries. L'échantillon est chargé sur le détecteur, qui utilise la microfluidique pour forcer l'échantillon à travers un canal équipé d'un écran qui piège les bactéries et élimine les nanoparticules qui n'ont pas atteint une cible. Ce canal est entouré d'une bobine métallique qui pulse les bactéries piégées avec des ondes radiofréquence sous l'influence d'un aimant. Cela amène les nanoparticules de fer à émettre un signal magnétique, affectant à son tour les protons dans les molécules d'eau environnantes. L'appareil de Harvard capte ces changements, dont l'ampleur et la durée sont directement proportionnelles au nombre de bactéries marquées dans l'échantillon.
Le processus de détection des bactéries prend environ 30 minutes et est aussi sensible que les processus utilisant des échantillons de culture cultivés en laboratoire. Les résultats sont décrits dans la revue chimie appliquée .
Essayer de diagnostiquer de très faibles niveaux de bactéries dans un échantillon tout en maintenant une qualité élevée n'est pas une chose facile à faire, explique le pathologiste Miller. Le test de Harvard est très sensible, c'est-à-dire qu'il peut détecter de faibles niveaux de bactéries, mais tant que l'appareil n'aura pas subi d'autres tests, il est impossible de dire à quel point il est spécifique. S'il s'avère avoir des taux élevés de faux positifs, dit Miller, il ne sera pas viable dans des endroits comme les États-Unis, où les taux de tuberculose sont faibles. Cependant, dit Miller, il pourrait y avoir beaucoup de valeur pour un test bon marché et facile comme celui-ci dans les zones à forte prévalence de tuberculose.
Les chercheurs collaborent avec la Harvard School of Public Health pour tester l'appareil sur des échantillons cliniques de patients porteurs de la tuberculose.