Cnr-Nano e Università di Pisa hanno sviluppato un nuovo biosensore in grado di rilevare con precisione la proteina Spike di SARS-CoV-2 nei fluidi biologici, consentendo una rilevazione virale rapida. La ricerca è pubblicata sulla rivista Nanoscale
Un'importante innovazione nel campo della diagnostica molecolare arriva da un team congiunto di ricercatori italiani, coordinato dall’Istituto Nanoscienze del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Pisa (CNR-Nano) e dal Dipartimento di Farmacia dell’Università di Pisa, in collaborazione con l’Università di Modena e Reggio Emilia e la Scuola Normale Superiore. Il gruppo ha sviluppato un biosensore di nuova generazione, capace di rilevare in modo rapido, preciso e altamente sensibile la presenza di proteine virali nei fluidi biologici, tra cui la proteina Spike del SARS-CoV-2.
La scoperta, pubblicata sulla rivista scientifica internazionale Nanoscale, introduce un approccio completamente nuovo alla progettazione dei biosensori, ispirato alla logica dei mattoncini Lego: una struttura modulare, flessibile e riprogrammabile, facilmente adattabile a diversi bersagli molecolari.
Tecnologia all’avanguardia per una diagnostica su misura
Al centro del biosensore c’è una proteina ingegnerizzata trifunzionale, costruita per integrare in un'unica sequenza tre componenti fondamentali:
- una porzione di riconoscimento sviluppata sulla base di frammenti della proteina Spike;
- una sezione centrale ispirata al recettore umano ACE2, capace di legarsi alla proteina virale;
- una proteina fluorescente verde (GFP), che funge da segnalatore visivo, emettendo un segnale fluorescente quando il virus è presente.
Questo sistema consente una rilevazione veloce e precisa, poiché al contatto con la proteina virale il biosensore emette una fluorescenza facilmente identificabile.
“Il biosensore è stato realizzato applicando sia le metodologie classiche di produzione di proteine ricombinanti, ma anche l’applicazione di tecnologie di nuova concezione, come per esempio la click-chemistry; grazie a queste conoscenze, derivate da ambiti diversi, abbiamo potuto realizzare un biosensore capace di rilevare quantità minime di proteina virale con una sensibilità fino a livelli sub-nanomolari”, spiega Eleonora Da Pozzo dell’Università di Pisa.
Una piattaforma flessibile per riconoscere diversi virus
Il vero elemento rivoluzionario di questo dispositivo è rappresentato dalla sua modularità, che consente di adattare il sensore a diversi target biologici.
“Il vero punto di forza di questo prototipo è la modularità", sottolinea Giorgia Brancolini di CNR-Nano. "Grazie all’integrazione tra ricerca sperimentale, modellizzazione molecolare e simulazioni al computer, è stato possibile selezionare con precisione i componenti e progettare un’architettura modulare, flessibile e facilmente adattabile. Cambiando alcune sequenze, lo stesso sensore potrà essere riprogrammato per riconoscere altri virus o molecole di interesse, aprendo la strada a nuovi strumenti diagnostici rapidi, precisi e personalizzabili".
Verso l’applicazione industriale: depositata la domanda di brevetto
Per garantire la tutela dell’innovazione e favorirne un possibile sviluppo industriale e commerciale, è già stata avviata una domanda di brevetto per invenzione industriale nazionale. Il titolo è “Sviluppo di un sensore FRET per la rilevazione del coronavirus” (Rif. 102022000025416), con data di presentazione il 13 dicembre 2022.
Ricerca sostenuta da finanziamenti strategici
Il progetto è stato finanziato da Spark Global con l’iniziativa Proof-of-Concept SPARK PISA 2020-2022, dal titolo “Fret sensor for the Assessment of Coronavirus Titre (FACT)”, e dal progetto PRIN2020 “Early Phase Preclinical Development of PACECOR, a Mutation-Independent Anti-SARS-CoV-2 Therapeutic Strategy”, due fondi che hanno consentito di sostenere l’interdisciplinarità e lo sviluppo sperimentale del biosensore.