Lo studio della risposta del sistema immunitario nei confronti del virus SARS-CoV-2, ed in particolare la rivelazione (quantitativa o semi-quantitativa) di anticorpi neutralizzanti indipendentemente dalla positività al SARS-CoV-2, è diventato ad oggi un aspetto di capitale importanza . Tale analisi riguarda la presenza una serie di immunoglobuline, IgG, IgM ed IgA prodotte al fine di neutralizzare alcune proteine virali come la S e/o N tipiche del virus favorendo la risposta immunitaria. Al fine di rivelare tali immunoglobuline in plasma/siero di persone con o senza sintomatologia da COVID-19, si è repentinamente passati ad una fase in cui la capacità di fare test sierologici rapidi è diventata un valore aggiunto per una corretta gestione e convivenza con il virus.
Il progetto proposto vuole fornire un approccio nuovo ai test sierologici rapidi facendo uso di una piattaforma nano-fotonica e biochip a cristallo fotonico per la rivelazione di titoli anticorpali indotti da SARS-CoV-2. Inoltre, rispetto alle tecniche comunemente utilizzate in diagnostica, la tecnica che viene proposta può utilizzare due modalità di operazione: una refrattometrica ed una di fluorescenza con un unico strumento. Questo permette di avere accuratezza, sensibilità ed altre informazioni cinetiche sulle interazioni biologiche in gioco mantenendo il test rapido (25min).
Il progetto si basa sui risultati derivanti dal progetto europeo BILOBA che ha portato alla fabbricazione di un prototipo di piattaforma nano-fotonica per rilevazione in ambiente pre-clinico di marcatori tumorali del cancro del colon-retto. Dalla la fine del progetto BILOBA nel 2016, il prototipo è stato ulteriormente migliorato ed è in uso presso il nostro di Laboratorio di Fotonica Molecolare di SAPIENZA.
Sulla scia di questo risultato tecnico, si propone un nuovo approccio ai test sierologici rapidi anti-SARS-CoV-2 proponendo una nuova piattaforma nano-fotonica e biochip usa e getta che possono dare informazioni in tempi rapidi sui titoli anticorpali neutralizzanti IgG/IgM/IgA coinvolti nella patologia COVID-19.
Il vantaggio dell'uso di tale piattaforma risiede nel fatto di poter utilizzare una modalità di funzionamento combinata con e senza coniugazione con sonde fluorescenti. In particolare l'utilizzo di molecole specifiche marcate con fluorofori permette di completare il riconoscimento della molecola target (anticorpi neutralizzanti anti-SARS-CoV-2) in plasma e/o siero ed accedere alla modalità di fluorescenza raggiungendo delle risoluzioni, in termini di minima concentrazione rilevabile, dell'ordine dei 300 pg/mL, paragonabili a quelle ottenute con saggi ELISA/CLIA standard, ma con tempi di esecuzione molto più rapidi.
Tale piattaforma si colloca come un ottimale sostituto di tutte quelle tecniche qualitative e semi-quantitative come LFA (cassette) e CLIA standard al fine di garantire una più precisa diagnosi per il paziente. Dall'altra parte, la presente proposta progettuale, entra in competizione diretta con tecniche semi-quantitative e quantitative più consolidate ed attualmente utilizzate in tutti i laboratori diagnostici come eCLIA ed ELISA. Infatti, l'approccio proposto permette di avere una quantificazione (previa calibrazione del dispositivo) del titolo anticorpale in 25-30 min con limiti di rivelazione paragonabili a quella di tecniche ELISA (100 pg/mL). Questo offre la possibilità di apprezzare delle tendenze in termini di modeste variazioni di concentrazione di anticorpi anti-SARS-CoV-2 per ogni paziente e fornire delle risposte più dettagliate andando verso una diagnosi più precisa anche in casi di dubbia sieropositività.
Inoltre la metodologia proposta permette, utilizzando la modalità LF, di avere informazioni fondamentali legate alle cinetiche di interazione in tempo reale tra molecole probe (nel nostro caso proteine virali, principalmente S e N) e anticorpi neutralizzanti IgG/IgM/IgA. Tale possibilità risulta completamente assente nelle sopracitate e fornisce un livello di informazione ancora più dettagliato sulla risposta immunitaria del paziente.
Il presente progetto potrebbe intervenire nella definizione della tanto abusata Patente di Immunità da COVID-19. Infatti, in uno scenario di grande incertezza sulla durata delle risposte immunitarie indotte da SARS-CoV-2 ed in assenza di solidi dati sperimentali o clinici, possiamo formulare ipotesi basate su esperienze precedenti con coronavirus endemici (ad es. 229E o OC43) ed i virus SARS-CoV e MERS-CoV. Studi sperimentali, sierologici e sero-epidemiologici suggeriscono che i coronavirus, incluso il SARS-CoV-2, inducano anticorpi neutralizzanti e protettivi. Questi studi sembrano anche indicare che la protezione mediata dagli anticorpi è di breve durata (12-18 mesi). Queste considerazioni rafforzano ancora di più il progetto paventando la necessità di controlli sierologici rapidi a cadenza annuale per il potenziale monitoraggio nel tempo di pazienti con pregressa risposta immunitaria indotta da SARS-CoV-2.