Gli esami generalizzati della popolazione rappresentano una delle vie più economiche e sicure per uscire dalla crisi del contagio.
di Antonio Regalado
Rothberg è un imprenditore del settore biotecnologico che è in quarantena sul suo super-yacht, la Gene Machine , da metà marzo, quando lo abbiamo raggiunto per la prima volta al telefono. Il creatore di una macchina per il sequenziamento veloce del DNA e, più recentemente, di una rivoluzionaria “bacchetta a ultrasuoni” a basso costo, Rothberg si trovava in crociera nei Caraibi quando è stata dichiarata la pandemia.
“Ero in vacanza e improvvisamente il mondo è esploso”, egli dice. Non gli è ci è voluto molto per elaborare un piano. Stava passeggiando vicino al piccolo laboratorio sulla sua barca quando ha avuto l’illuminazione. “Ho pensato: perché non fare i test nelle case?” Rothberg ricorda. Da allora, ha diretto un team di circa 60 persone di una delle sue aziende, HomoDeus, per creare un test genetico a domicilio per il virus.
In questo momento, i test genetici, almeno quelli più accurati, vengono eseguiti solo in laboratorio o con apparecchiature ospedaliere speciali. Ma il test di Rothberg dovrebbe essere semplice, sicuro e abbastanza economico da consentire a chiunque di farlo a casa. Per Rothberg, è ovvio che i test devono diventare onnipresenti come i telefoni cellulari se si vuole uscire dall’isolamento. “Vogliamo dare a tutti la possibilità di autodiagnosticarsi ora e in futuro”, ha spiegato su Twitter, dove pubblica le immagini della sua barca e fornisce aggiornamenti sui progressi.
Chi lo farà?
Gli Stati Uniti hanno in buona parte fallito l’implementazione dei test per il coronavirus. Il loro numero è limitato e la possibilità che adesso tutti possano essere analizzati sembra affidata all’ iniziativa privata, incluse le idee di un gruppo di imprenditori intraprendenti e dei migliori centri accademici che si occupano di genoma.
Circa metà della popolazione del globo è chiusa a casa per bloccare la diffusione del coronavirus. Il passaggio successivo, che pone fine all’isolamento sociale e fa ripartire l’economia, dipende dal monitoraggio del virus. Per farlo, sono necessari test approfonditi, come quelli eseguiti nei parcheggi o a domicilio, in modo che le persone sappiano immediatamente se sono positive.
Le proposte per tornare a una nuova normalità, come quella avanzata sulla “Harvard Business Review”, dicono che il primo passo è mitigare l’infezione. I fattori chiave includono la prevenzione dell’afflusso incontrollato negli ospedali, la presenza di maschere per tutti i lavoratori e la “disponibilità di sufficienti capacità di test” per identificare chiunque sia stato contagiato.
Di quanti test si tratta? I laboratori commerciali e i dipartimenti sanitari stanno analizzando circa 140.000 persone al giorno negli Stati Uniti, secondo il COVID Tracking Project, e possono fare ancora di più. Ma, nell’ambito di un piano per tornare al lavoro, i numeri devono salire di molto, fino a qualche milione di persone al giorno.
La Casa Bianca ha creato una nuova task force sul coronavirus, il Council to Reopen America, per riavviare l’economia, ma non ha esposto nei dettagli un piano di test per far ripartire il lavoro. L’11 aprile, l’ammiraglio Brett Giroir, il responsabile dei test dell’amministrazione Trump, ha dichiarato che a maggio i livelli di test raggiungeranno i livelli necessari per sostenere la riapertura, ma ha ricordato che analizzare tutti è “fisicamente impossibile” e anche una strategia scadente.
Ciò sembra lasciare al settore privato la gestione di test diffusi, frequenti e ripetuti. “Tutti i datori di lavoro e le compagnie assicurative lo vogliono”, afferma Amitabh Chandra, professore della Harvard Business School e autore del piano di ritorno al lavoro della HBR, ma “tutti pensano che lo farà qualcun altro”.
I test di massa, anche se costosi, potrebbero in realtà rivelarsi una delle vie più economiche per uscire dalla crisi. Il professore del MIT Erik Brynjolfsson afferma che se i test costano 3 dollari l’uno, tutti negli Stati Uniti potrebbero essere testati 10 volte in sei mesi per 9 miliardi di dollari, vale a dire, come ha twittato lo studioso, “lo 0,3 per cento del costo del recente salvataggio”.
Test di massa
Sebbene non esista un chiaro piano federale o statale per fare test a tutti, diversi centri di ricerca sono sulla buona strada per cercare tecnologie che possano renderlo possibile. “Penso che ci siano due modi per farlo”, afferma Feng Zhang, ricercatore presso il Broad Institute del MIT. Uno è quello di “raccogliere campioni da molte persone ed elaborarli in un unico posto” utilizzando macchine di sequenziamento del genoma ultraveloce. “Un altro modo è quello di avere un test domestico, un test di acido nucleico che le persone possono eseguire nelle loro case, a basso costo e semplice”.
Nel primo caso si fa riferimento a un test centralizzato su larga scala. Per ridurre drasticamente il costo dei test, il laboratorio di Zhang e altri suggeriscono di utilizzare le potenti macchine di sequenziamento di prossima generazione, che in genere decodificano miliardi di lettere di DNA in un genoma umano o animale.
Queste potenti macchine leggono contemporaneamente centinaia di milioni di frammenti di DNA. La scorsa settimana il laboratorio di Zhang ha descritto un sistema in cui si potevano aggiungere singoli codici a barre molecolari ai campioni dei pazienti, raggrupparli e quindi metterli in sequenza tutti in una volta. In teoria, uno strumento di sequenziamento potrebbe testare 100.000 campioni contemporaneamente, in circa un giorno, al costo di 7 dollari ciascuno.
Jonathan Schmid-Burgk, che ha sviluppato il metodo nel laboratorio di Zhang, afferma che la tecnologia “permetterebbe di controllare l’intera popolazione degli Stati Uniti in soli tre mesi”. Uno svantaggio degli schemi centralizzati è il ritardo nella raccolta e nel raggruppamento dei campioni e nel recupero dei risultati. Tuttavia, grazie alla sua ampia scala, potrebbe essere utile per creare una mappa della diffusione del covid-19 che potrebbe allertare i governatori quando devono ripartire con le misure di allontanamento sociale.
“Ci si interroga su come generalizzarlo, ma il sequenziamento di prossima generazione esiste già. Ciò che manca è un centro accademico e un partner logistico”, afferma Schmid-Burgk, che si trova ora in Germania per parlare con dei possibili partner.
Sri Kosuri, fondatore e CEO della startup biotecnologica Octant, attualmente in congedo dall’Università della California, a Los Angeles, ha pubblicato progetti per un sistema di test di massa, il cosiddetto “SwabSeq“, con il quale una persona potrebbe effettuare 10.000 test con apparecchiature da soli 10.000 dollari. Ma, come Zhang, teme che la sua idea non avrà seguito, dal momento che i team di biologia molecolare non sono in grado di capire come somministrare 100.000 o un milione di tamponi o spedirli in un solo luogo, o tantomeno lavorare così tanti dati o restituire i risultati alle persone.
“Gli addetti alla logistica pensano che la loro sia la parte facile, ma hanno poca fiducia che esista una tecnologia in grado sfruttare su larga scala le loro capacità”, afferma Kosuri. “Gli esperti di tecnologia invece affermano che la tecnologia è la parte facile e l’aspetto logistico è quello ostico. È un po’ la storia dell’uovo e la gallina. Dovremmo scommettere su tutte e due, perché l’alternativa è che da soli entrambi non facciamo nulla”.
Ho chiesto a Kosuri se un hub tecnologico come Boston o San Francisco non potesse muoversi in autonomia con un’ipotesi di test di massa, preferibilmente guidato da un’università e sostenuto da funzionari locali. Ha risposto che potrebbe essere quello che succederà. “Tutto ciò che deve accadere è che in un posto venga sperimentato su larga scala, e quindi tutti lo faranno”, ha concluso Kosuri.
Test a casa
L’altro modo per avviare test di massa è decentralizzarli, ovvero lasciare che tutti effettuino test domestici, prendendo di volta in volta le proprie decisioni. “Se è abbastanza economico”, afferma Zhang, “le persone potrebbero fare due test al giorno, uno al mattino e uno alla sera, e stabilire se lavoreranno il giorno successivo”.
Un tipo di test che è possibile fare a casa — con una puntura del dito — è chiamato test anticorpale per la ricerca di segnali dell’avvenuto contagio che in genere si manifestano dopo la prima settimana. Al contrario, i test genetici cercano direttamente il materiale genetico del coronavirus. Sono più precisi e possono identificare le persone contagiate anche prima che manifestino alcun sintomo.
In questo momento, tuttavia, non esistono test genetici di alcun tipo per uso domestico. Questo perché la maggior parte dei metodi di test genetici richiede diversi passaggi di laboratorio e una macchina PCR per riscaldare e raffreddare rapidamente un campione, un passaggio necessario per aiutare a copiare o amplificare il materiale genetico.
Ma i ricercatori, tra cui Zhang, affermano di essere vicini a dimostrare la validità di questa tecnologia domestica per la covid-19, usando nuovi composti chimici che permettono di saltare i cicli di riscaldamento e raffreddamento.
Il laboratorio di Zhang è noto soprattutto per il suo ruolo nello sviluppo del CRISPR, uno strumento di editing genetico che lui e altri hanno trasformato in un nuovo tipo di metodo diagnostico genetico (se è presente un gene del coronavirus, la molecola CRISPR lo taglia e avvia un allarme molecolare).
Zhang dice di aver iniziato a lavorare su un test per il coronavirus basato su CRISPR a gennaio “quando ho sentito parlare del virus”, e a San Valentino aveva pronto un protocollo CRISPR per rilevare il virus in laboratorio. È un test abbastanza semplice che richiede solo un’ora, ma comporta comunque una fase di miscelazione e il riscaldamento del campione una volta, a circa 65 °C, per rompere il virus e rilasciare il suo RNA. Ora il laboratorio sta cercando di semplificare ulteriormente il processo per arrivare a un potenziale test CRISPR a domicilio che preveda un unico passaggio.
Una serie di problemi pratici
Rothberg è in quarantena a bordo dello yacht con i suoi figli, tra cui una figlia ad alto rischio in caso di contagio in quanto assume farmaci immunosoppressori per una malattia genetica. “Non può assolutamente essere esposta”, dice Rothberg, “Mia moglie mi ha detto chiaramente: ‘Nessuno sale o scende dalla barca'”.
Per creare un test del DNA domestico, Rothberg è ripartito dai tentativi di HomoDeus, che aveva cercato di sviluppare terapie geniche usando la ricombinasi, un enzima in grado di coordinare una ricombinazione genetica. I prodotti chimici offrivano un’alternativa per eseguire test genetici domestici anche prima della pandemia, dice Rothberg, ma non è stata portata avanti perché è difficile fare profitti con i test diagnostici.
Dalla scorsa settimana, il nuovo comporto chimico sviluppato da HomoDeus si sta sperimentando presso la Yale University su tamponi di pazienti covid-19. I componenti chimici sono per lo più definiti, ma l’esecuzione del test comporta ancora alcune messe a punto.
Rothberg afferma che esistono già prototipi di un dispositivo domestico che automatizzerebbe i passaggi più complessi, che riguardano prevalentemente gli aspetti pratici. È semplice sputare in una provetta, ma non è chiaro se sarà presente una quantità sufficiente di virus da analizzare.
Tra i suoi finanziatori c’è la Gates Foundation, che è impegnata a dimostrare che un tampone morbido passato all’interno del naso può servire come base per i test via posta elettronica o domestici. Dopo il lento lancio dei test negli Stati Uniti, la Food and Drug Administration è intervenuta e ha iniziato a offrire autorizzazioni di “emergenza” in modo che le aziende potessero introdurre nuovi formati di test molto più rapidamente.
Immagine: Ms Tech / Getty
(rp)
