Un team di ricerca dell’Istituto nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche e dell’Università di Pisa ha creato un innovativo biosensore in grado di identificare con precisione la proteina Spike del virus SARS-CoV-2 nei fluidi biologici. Questo progresso scientifico, descritto in un articolo pubblicato sulla rivista Nanoscale, offre una soluzione rapida per la rilevazione virale.
Dettagli sul biosensore
Il nuovo biosensore è il risultato della collaborazione tra Cnr-Nano, l’Università di Pisa, l’Università di Modena e Reggio Emilia e la Scuola Normale Superiore. La sua progettazione si basa su un approccio modulare che ricorda il principio dei mattoncini Lego, rendendolo facilmente adattabile a diversi target molecolari. Il cuore del sensore è costituito da una proteina ingegnerizzata che combina tre funzioni in una sola sequenza.
La prima parte della proteina è stata costruita utilizzando frammenti della proteina Spike stessa ed è progettata per riconoscere il bersaglio virale. La seconda parte si ispira al recettore umano ACE2, legandosi specificamente alla proteina Spike se presente nel campione analizzato. Infine, la terza parte contiene una proteina fluorescente verde , che agisce come indicatore visivo: quando il virus è presente nel campione biologico, emette un segnale fluorescente facilmente rilevabile.
Grazie a questo meccanismo innovativo, il biosensore consente un’identificazione rapida e precisa della presenza del virus SARS-CoV-2 nei fluidi biologici analizzati.
Metodologie utilizzate nella realizzazione
Eleonora Da Pozzo dell’Università di Pisa ha spiegato che lo sviluppo del biosensore ha richiesto l’applicazione sia delle metodologie tradizionali per la produzione di proteine ricombinanti sia tecniche avanzate come la click-chemistry. Queste tecnologie hanno permesso ai ricercatori di realizzare uno strumento capace di rilevare quantità minime della proteina virale con sensibilità fino a livelli sub-nanomolari.
L’integrazione tra ricerca sperimentale e modellizzazione molecolare ha giocato un ruolo cruciale nella selezione dei componenti necessari alla creazione del sensore. Questo approccio multidisciplinare ha reso possibile non solo lo sviluppo iniziale ma anche le potenzialità future dello strumento diagnostico.
Modularità e applicazioni future
Giorgia Brancolini del Cnr-Nano sottolinea come uno dei punti forti del prototipo sia proprio la sua modularità. Grazie alla possibilità di cambiare alcune sequenze nel design originale, lo stesso sensore potrà essere riprogrammato per riconoscere altri virus o molecole d’interesse specifiche. Questa caratteristica apre nuove prospettive nell’ambito degli strumenti diagnostici rapidi e personalizzabili.
Inoltre, attualmente è in corso una Domanda di Brevetto nazionale riguardante questo innovativo strumento: “Sviluppo di un sensore FRET per la rilevazione del coronavirus”. Questa iniziativa mira a tutelare le potenziali applicazioni commerciali ed industriali derivanti dalla tecnologia sviluppata dal team italiano.
Finanziamenti ricevuti
La ricerca svolta dal gruppo interdisciplinare è stata finanziata attraverso Spark Global con il progetto Proof-of-Concept SPARK PISA 2020-2022 intitolato “Fret sensor for the Assessment of Coronavirus Titre ” . Inoltre, sono stati ottenuti fondi dal progetto PRIN2020 “Early Phase Preclinical Development of PACECOR”, finalizzato allo sviluppo strategico contro SARS-CoV-2 senza dipendere dalle mutazioni virali.