Un'ora di tempo per ottenere i risultati

Il solo pensiero di un'epidemia che si diffonde rapidamente è preoccupante, soprattutto per il personale di laboratorio e i collaboratori della sanità pubblica: dovrebbero correre contro il tempo per identificare gli agenti patogeni in questione e contenerne la diffusione prima che il panico e il caos si diffondano nella popolazione. Allo stato attuale, possono essere necessari fino a dieci giorni per individuare gli agenti patogeni della legionellosi e identificare la fonte di infezione con il metodo convenzionale della piastra di Petri. Nel caso della listeria, circa tre giorni. In questo lasso di tempo, gli agenti patogeni possono diffondersi e le vite umane sono a forte rischio. Nel frattempo, in caso di contaminazione alimentare, i prodotti colpiti finirebbero già sugli scaffali o nelle case dei consumatori, con conseguenti costosi ritiri dei prodotti.

Immaginate se i risultati di un'analisi affidabile potessero essere disponibili dopo appena un'ora. Una procedura così rapida e precisa ridurrebbe in modo significativo la probabilità di un'epidemia. La possibilità di contenere gli agenti patogeni in caso di contaminazione di cibo o acqua aumenterebbe drasticamente. pagina esterna"rqmicro,L'apertura dell'ETH rqmicro offre la prospettiva di un metodo di rilevamento rapido. "La visione di "rqmicro" - abbreviazione di Rapid Quantitative MICRObiology - è quella di modernizzare i metodi di rilevamento attualmente utilizzati per i germi. Abbiamo raggiunto questo obiettivo con lo sviluppo di un metodo di rilevamento su chip", afferma Hans-Anton Keserue, microbiologo dell'ETH di Zurigo e fondatore dell'apertura. "Grazie alla tecnologia che abbiamo sviluppato, possiamo combinare i metodi manuali con il nostro metodo su chip microfluidico e fornire risultati dopo appena un'ora".

Un grammo di pazienza

I metodi standard per rilevare e quantificare i batteri sono spesso ancora basati su calcoli. La maggior parte di noi ricorda ancora le lezioni di biologia alla scuola di maturità liceale: si prende un campione d'acqua e se ne mettono alcune gocce in una capsula di Petri. La capsula di Petri viene poi posta in un armadio riscaldato. I germi contenuti nell'acqua crescono sul terreno di coltura della piastra di Petri e formano colonie batteriche che possono essere contate. Questo metodo classico di rilevamento microbiologico si basa su tre fasi - filtrazione, coltivazione e identificazione dei germi - e richiede almeno 72 ore.

"Nel caso della legionella, che a volte si trova in alte concentrazioni nell'acqua potabile, la coltivazione richiede fino a dieci giorni", spiega Keserue. "Questo significa che l'analisi di alimenti o acqua potabile infettati da certi ceppi batterici richiede molta pazienza e spesso diventa una ricerca dell'ago nel (fieno)mucchio della diversità batterica". Può essere interessante per gli studenti delle scuole superiori vedere i risultati che crescono in una piastra di Petri, ma in una situazione di emergenza che mette in pericolo vite umane, i tempi di attesa di tre o più giorni sono devastanti.

Veloce e affidabile

Finora, i tecnici di laboratorio sono stati in grado di rilevare e analizzare gli agenti patogeni solo tramite coltura. Tuttavia, "rqmicro" adotta un approccio completamente nuovo alla quantificazione dei germi: I campioni di laboratorio vengono analizzati utilizzando la tecnologia dei microfluidi. Un campione viene applicato a un chip microfluido. Questo contiene anticorpi specifici etichettati con nanoparticelle magnetiche. Quando gli anticorpi entrano in contatto con l'agente patogeno in questione, si legano ad esso. Gli agenti patogeni vengono così etichettati e possono essere isolati magneticamente. In questo modo si ottengono preparati cellulari altamente puri che possono essere analizzati con metodi convenzionali. pagina esternaCitometria a flusso può essere misurato. "Il nostro metodo non solo fornisce risultati molto più rapidi, ma è anche più affidabile", assicura Keserue. Inoltre, consente di quantificare i batteri che non possono essere coltivati ma che rappresentano comunque un potenziale rischio di infezione.

"rqmicro" offre già a clienti e partner industriali il nuovo metodo di rilevamento della legionella nell'acqua potabile come servizio. I piani futuri sono ambiziosi: come primo passo, verrà lanciata sul mercato un'apparecchiatura di misurazione da laboratorio che effettuerà l'etichettatura immunomagnetica automatica e l'isolamento degli agenti patogeni. Ciò consentirà non solo di ottenere campioni batterici puri, ma anche di purificare altri campioni cellulari. Il piano a lungo termine prevede l'integrazione di un sistema di rilevamento dei germi nella seconda generazione di dispositivi di misurazione. "Il nostro obiettivo è vendere prodotti basati sui nostri metodi di analisi e sistemi di rilevamento per i laboratori che analizzano gli alimenti e l'acqua potabile alla ricerca di germi", afferma Keserue.

Riconosciuto ufficialmente

"rqmicro" si basa sulla tesi di dottorato che Keserue ha scritto sulla rilevazione rapida di agenti patogeni usando pagina esternaCitometria a flusso (FCM, citometria a flusso) durante il periodo trascorso all'Eawag. La FCM è una tecnologia elettronica basata sul laser che conta le cellule in qualsiasi campione in pochi minuti. Questo metodo non richiede la coltivazione delle cellule e quantifica tutti i batteri vivi o morti presenti nel campione in questione. Grazie a speciali coloranti fluorescenti, è possibile distinguere le cellule vitali da quelle morte.

L'FCM fornisce risultati molto più accurati di quelli della microbiologia convenzionale. Questo nuovo metodo di misurazione microbiologica, ulteriormente sviluppato presso l'Eawag e ampiamente testato sia in Svizzera che all'estero, è ora ufficialmente utilizzato per quantificare la quantità totale di cellule germinali nell'acqua potabile ed è stato inserito dall'Ufficio federale della sanità pubblica (UFSP) nel Codice alimentare svizzero (SLMB).