I progressi della biologia nell’ultimo decennio possono fornire gli strumenti che servono per rivoluzionare il processo organizzativo dei test.
di Sri Kosuri, Feng Zhang, Jason Kelly e Jay Shendure
Vi è un ampio consenso sul fatto che l’unico modo per riaprire in sicurezza l’economia è attraverso un massiccio aumento dei test. Gli Stati Uniti devono eseguirli su milioni di persone al giorno per contenere efficacemente la pandemia di covid-19. Indubbiamente si tratta di un numero elevato. La settimana scorsa il paese ha testato solo 210.000 persone al giorno e il ritmo non sta aumentando abbastanza velocemente da arrivare rapidamente a milioni.
L’urgenza di fare meglio è in gran parte bipartisan, con gli ultimi provvedimenti legislativi che stanziano altri 25 miliardi di dollari per i test. Stanno crescendo, tuttavia, i timori che non si raggiunga il numero voluto in tempo per fare la differenza. Come hanno scritto i senatori Lamar Alexander e Roy Blunt: “Abbiamo parlato con esperti di tutto il governo e del settore privato per trovare chi creda che la tecnologia attuale possa produrre le decine di milioni di test necessari per lasciarci alle spalle questo virus. Sfortunatamente, non abbiamo avuto risposte”.
A nostro avviso, invece, la comunità scientifica ha le capacità tecnologiche oggi per eseguire test su tutti coloro che ne hanno bisogno e consentire alle persone di tornare a lavorare in sicurezza. Per essere chiari, i senatori hanno ragione nel ritenere insufficienti le iniziative attuali per conseguire il risultato. Tuttavia, facendo ricorso all’innovazione, gli Stati Uniti possono soddisfare queste esigenze senza ricorrere a tecnologie completamente nuove.
La scala necessaria può essere raggiunta distribuendo i frutti dell’ultimo decennio di innovazione in biologia, compresi i vertiginosi progressi in diversi settori: sequenziamento del DNA, ingegneria genetica, automazione industriale e calcolo avanzato. Parliamo per esperienza. Abbiamo lavorato e contribuito a generare molte di queste tecnologie in tutto il mondo accademico e industriale. I test generalizzati richiederanno investimenti, infrastrutture e determinazione, ma nulla di tecnologicamente o logisticamente impossibile.
I test per lo screening di massa possono avere requisiti e caratteristiche diversi rispetto ai test eseguiti oggi nei laboratori clinici approvati dalla Food and Drug Administration. Quindi, quale potrebbe essere una soluzione? Innanzitutto agire su grande scala, ovvero decine o centinaia di migliaia di test al giorno in strutture sanitarie o test a domicilio. Poi essere sensibili alle prime fasi dell’infezione, rilevando il virus reale piuttosto che l’immunità ad esso, e avere meno vincoli normativi o nei confronti delle assicurazioni sanitarie, per consentire test rapidi, tracciabilità dei contatti e isolamento. Queste differenze non significano standard più bassi, anzi severi requisiti di sicurezza, accuratezza e affidabilità.
La comunità degli scienziati sta affrontando la sfida, riutilizzando i nostri laboratori per far avanzare nuovi metodi centralizzati per superare i colli di bottiglia che impediscono ai test di raggiungere la scala globale. Da questo lavoro stanno emergendo diverse strade promettenti.
Una si basa su strumenti di sequenziamento del DNA che sono migliorati almeno un milione di volte dal completamento del Progetto genoma umano quasi 20 anni fa. Non solo questi strumenti ora possono leggere ogni giorno trilioni di coppie di basi di DNA umano, ma possono essere prontamente riproposti per testare la presenza di coronavirus su larga scala, utilizzando strumenti già esistenti in tutto il paese.
Alcuni metodi, come Sherlock e Detectr, sfruttano gli strumenti di riconoscimento del DNA e dell’RNA di CRISPR per consentire test rapidi e distribuiti negli studi medici e in altri siti. Altri tentativi sono impegnati a ridurre difficoltà come quelle relative alla purificazione dei campioni, per rendere generalizzabili gli approcci esistenti.
Gli Stati Uniti devono scommettere su più soluzioni contemporaneamente. Alcune di queste scommesse potrebbero non portare lontani, ma la gravità del momento richiede che ci proviamo. Importante quanto la stessa tecnologia diagnostica è la necessità di alimentare l’innovazione in tutte le fasi del processo di test: raccolta dei campioni, regolamentazione, logistica, produzione, distribuzione, scalabilità, infrastruttura dei dati e fatturazione. Questi sono problemi risolvibili. Le soluzioni possono talvolta differire dalle attuali convenzioni sui test clinici, ma siamo di fronte a una emergenza.
Forse i tamponi di cotone o la saliva possono essere utilizzati per la raccolta piuttosto che i tradizionali tamponi rinofaringei, che sono scarsamente disponibili. Forse i test di screening di massa non devono avere il nome e la data della persona testata su ogni provetta di raccolta, ma potrebbero invece includere un codice a barre al quale si scatta una foto con il telefono. Forse questi test possono essere auto-amministrati a casa o al lavoro invece di essere effettuati da professionisti qualificati in contesti clinici. Forse i campioni di persone asintomatiche a basso rischio possono essere raggruppati per i test iniziali e ulteriormente sottoposti a screening solo in caso di risultati positivi. Ciò consentirebbe di analizzare molti più campioni contemporaneamente.
Le agenzie regolatorie statali o federali potrebbero apportare più facilmente questi adeguamenti alle pratiche convenzionali se fossero disposti a considerare lo screening di massa per riportare le persone al lavoro in modo diverso dai test utilizzati in contesti clinici. Inoltre, gli sforzi di screening di massa richiederanno partenariati non convenzionali con aziende private, organizzazioni no profit, università e agenzie governative per supportare la logistica, la raccolta, la produzione, il ridimensionamento e l’infrastruttura dei dati per rendere possibile tale sistema. Tutto ciò può essere fatto e in parte sta già iniziando a essere fatto.
Le capacità degli Stati Uniti nelle scienze della vita e nella tecnologia dell’informazione non hanno eguali nel mondo. Ora è il momento di costruire rapidamente un programma di screening su vasta scala che salverà vite umane e ci consentirà di far ripartire la nostra economia. Si può fare, ma richiederà urgenza e determinazione per fare scommesse multiple e simultanee su infrastruttura, regolamentazione e tecnologia, nonché collaborazione per equilibrare il tutto.
Sri Kosuri è cofondatore e CEO di Octant e ricercatore del Department of Chemistry and Biochemistry dell’UCLA. Feng Zhang è professore di Neuroscienze al James e Patricia Poitras Center presso il McGovern Institute del MIT , membro del Broad Institute, dell’Howard Hughes Medical Institute Investigator e cofondatore di Sherlock Biosciences. Jason Kelly è cofondatore e CEO di Ginkgo Bioworks. Jay Shendure è ricercatore dell’Istituto medico Howard Hughes presso la School of Medicine dell’Università di Washington e direttore scientifico del Brotman Baty Institute.
(rp)
