Lavoro mobile per la localizzazione dei focolai di Corona

Il laboratorio mobile è suddiviso in diverse stanze per separare la preparazione dei campioni di acque reflue, la purificazione dei frammenti virali e l'analisi sensibile dei virus. © Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez

Dispositivi di laboratorio per la rilevazione di frammenti di SARS-CoV-2 da campioni di acque reflue concentrate. © Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez

Preparazione del campione di acque reflue per l'isolamento dei frammenti di SARS-CoV-2. © Fraunhofer IPA, Foto: Rainer Bez

Con un laboratorio mobile su ruote, i ricercatori dell'IPA di Fraunhofer potranno in futuro individuare rapidamente e in modo affidabile frammenti di coronavirus nelle acque reflue. Questi sono un'indicazione di un aumento dei casi di infezione e quindi un indicatore di hotspot della pandemia. Si prevede di iniziare a settembre.

Il conto alla rovescia è iniziato. Ancora si trova il rimorchio con la scritta »Rilevamento del coronavirus nelle acque reflue« nel parcheggio dietro l'edificio dell'IPA. La biologa Sibylle Thude si occupa della progettazione e della pianificazione del laboratorio mobile, compresa la messa in sicurezza elettrica delle apparecchiature di laboratorio, la valutazione dei rischi, la sicurezza biologica fino alla realizzazione del processo analitico nel laboratorio mobile: »Non è affatto semplice coordinare logisticamente le procedure sperimentali e sistemare tutte le apparecchiature di cui abbiamo bisogno in uno spazio ristretto, posizionandole in modo che si possa lavorare in modo analiticamente sensato e sicuro. Inoltre, tutto deve essere fissato molto bene, affinché strumenti di analisi altamente sensibili e costosi durante il trasporto non subiscano danni.«

Tra poche settimane, Sibylle Thude partirà con il laboratorio mobile in tour. Durante la prima uscita, verranno prelevati campioni da diversi impianti di depurazione nella regione di Stoccarda e analizzati sul posto. »Il nostro obiettivo è individuare hotspot di coronavirus più rapidamente e con maggiore precisione rispetto a quanto fosse possibile finora«, spiega Guido Kreck, responsabile del progetto di tecnologia della purezza presso l'IPA. »In ogni impianto di depurazione vengono trattate acque reflue di circa 10.000 residenti. Se tra queste ci sono persone infette, possiamo rilevare frammenti di coronavirus nelle acque reflue, una settimana e mezza prima che le persone colpite sviluppino sintomi e possano essere testate.« L'idea di individuare focolai di coronavirus tramite analisi delle acque reflue non è nuova. Analisi di campioni di acque reflue da Milano e Torino, ad esempio, indicano che il virus era già arrivato in Italia a dicembre 2019 – due mesi prima del primo focolaio noto. Finora, le analisi delle acque reflue sono state però molto lunghe: i campioni dovevano essere imballati e inviati a laboratori specializzati, dove venivano maneggiati e analizzati senza contaminazioni incrociate. Prima di ottenere un risultato, passavano diversi giorni.

Più veloci è meglio

Chi vuole individuare i casi di coronavirus per combattere la pandemia, deve essere più rapido: i risultati sono necessari immediatamente per adottare misure adeguate e prevenire ulteriori diffusione. Con il rimorchio del laboratorio mobile, i campioni possono essere analizzati sul posto senza ritardi. Tutto ciò di cui si ha bisogno è a bordo: centrifuga, congelatore, termocondizionatore e strumenti per pipettare. Inoltre, un impianto di purificazione in cui – con l'aiuto di palline magnetiche – vengono estratti i frammenti virali dalle acque reflue. E, ultimo ma non meno importante, un PCRCycler che amplifica e analizza il materiale genetico virale. In poche ore, i risultati sono pronti.

Algoritmi per le previsioni

»Se tutto funziona, con il nuovo metodo possiamo esaminare in sole una o due settimane tutti gli impianti di depurazione di una regione. Poiché tutte le analisi vengono condotte nello stesso laboratorio, i risultati sono facilmente confrontabili – così si possono localizzare con grande precisione eventuali hotspot«, prevede Kreck. Dalla concentrazione dei frammenti virali in un campione, si possono trarre, tramite algoritmi, conclusioni sul numero di infetti.

La base dati per tali calcoli dovrebbe ora essere fornita dalle analisi nella regione di Stoccarda: »Il nostro laboratorio è ancora un prototipo. Dobbiamo testare le apparecchiature, ottimizzare i processi di lavoro, raccogliere dati e sviluppare ulteriormente gli strumenti di previsione«, afferma Kreck. Grazie all'IA, il sistema impara continuamente: più misurazioni sono disponibili e possono essere confrontate con i dati di infezione noti di una regione, migliori saranno anche le previsioni.

E se un giorno la pandemia di coronavirus finirà? Il laboratorio mobile sarà ancora utile anche dopo la crisi, è convinta la ricercatrice dell'IPA Thude: »In caso di una nuova pandemia, possiamo adattare rapidamente l'analisi e cercare altri virus. La cosa bella di questo nuovo rimorchio di laboratorio è che siamo completamente flessibili: possiamo andare dove serve – ad esempio, per cercare sostanze dannose per la salute come insetticidi o antibiotici nelle acque di falda o reflue, con apparecchiature e analisi adeguate.«