Erik Reisdorf, virologo capo del Wisconsin State Laboratory of Hygiene, elabora i campioni per il test COVID-19. Foto: John Maniaci, UW Health

Come COVID-19 ha infettato più di 1 milione di persone in tutto il mondo – e più di 2.500 residenti del Wisconsin – dalla fine di dicembre 2019, tutto, dai tamponi naso-gola alle sostanze chimiche, o reagenti, necessarie per condurre i test per la malattia, sono in carenza.

Alana Sterkel, assistente direttore nella divisione delle malattie trasmissibili del Wisconsin State Laboratory of Hygiene dell’Università del Wisconsin-Madison, che ha eseguito migliaia di test per COVID-19 nello stato, dice che abbiamo bisogno di test più ampiamente disponibili per capire e frenare la pandemia. Anche se l’aumento globale della domanda di materiali per i test ha reso il test più difficile da condurre in molti luoghi, i colleghi del WSLH all’università hanno contribuito a mantenere i test disponibili in Wisconsin.

I test per COVID-19 richiedono attrezzature specializzate per aiutare gli scienziati e i medici a rilevare il virus e fare abbastanza copie del suo materiale genetico da misurare. Le linee colorate sul computer mostrano i risultati dei test COVID-19. Foto: John Maniaci, UW Health

In condizioni normali, il test è una semplice procedura di laboratorio progettata per individuare un virus specifico.

Rilevare il virus in un campione dal naso o dalla gola di un paziente infetto richiede la capacità di identificare tracce del suo materiale genetico utilizzando un processo chiamato reazione a catena della polimerasi. Per i coronavirus come quello che causa il COVID-19, questo materiale genetico è una molecola chiamata RNA.

Kyley Guenther, virologo del Wisconsin State Laboratory of Hygiene, prepara campioni di virus respiratori per il lavoro del National Influenza Reference Center del laboratorio. Foto: John Maniaci, UW Health

Per fare il test, gli scienziati devono prima convertire l’RNA del virus in DNA, e questo richiede un enzima per tradurre un tipo di codice genetico nell’altro. L’enzima si chiama trascrittasi inversa ed è stato scoperto nel 1970 dal virologo dell’UW-Madison e premio Nobel Howard Temin insieme al suo collega David Baltimore al Massachusetts Institute of Technology.

Richiede anche una macchina chiamata termociclatore, che permette agli scienziati di fare molte copie del materiale genetico in modo che ce ne sia abbastanza da misurare. Altri reagenti sono necessari per stabilizzare e completare le reazioni.

Sarebbe stato relativamente semplice aumentare la capacità di test locale se il nuovo virus avesse colpito solo una parte del mondo. Ma non è quello che è successo.

“Contemporaneamente, in tutto il mondo, tutti stavano cercando di acquistare gli stessi materiali allo stesso tempo”, dice Sterkel.

Tuttavia, i colleghi del WSLH di tutta l’università si sono fatti avanti per aiutare donando alcuni dei reagenti necessari, forniture e altro. Uno dei suoi più grandi partner è stato il Wisconsin Veterinary Diagnostic Laboratory, che ha prestato attrezzature e reagenti e fornito formazione al WSLH.

Immagine al microscopio elettronico a trasmissione di un isolato dal primo caso statunitense di COVID-19. Le particelle virali sferiche, colorate di blu, contengono sezioni trasversali attraverso il genoma virale, visto come punti neri. CDC / Hannah A Bullock; Azaibi Tamin

Il WVDL ha anche fatto un passo avanti per produrre i mezzi di trasporto virale che conserva i campioni dei pazienti per i test – un collo di bottiglia chiave in molti luoghi. Il laboratorio esegue esattamente gli stessi tipi di test per le malattie negli animali e ha fatto a lungo kit di test simili per i partner in tutto lo stato. Un team di otto-dieci persone è ora in grado di produrre fino a 10.000 kit a settimana.

Il WVDL è stato in grado di fare i suoi primi lotti di kit di test utilizzando materiali a portata di mano non appena il WSLH ne ha avuto bisogno e ha spedito materiali freschi per continuare a produrre supporti per tutto il tempo necessario. Il laboratorio continua anche ad adempiere ai suoi doveri di sperimentazione animale.

“Avevamo già un forte rapporto di collaborazione con il Wisconsin State Laboratory of Hygiene”, dice Keith Poulsen, direttore del WVDL e professore alla UW School of Veterinary Medicine. “

Anche se l’aumento globale della domanda di materiali per i test ha reso il test più difficile da condurre in molti luoghi, i colleghi del WSLH all’università hanno contribuito a mantenere i test disponibili nel Wisconsin.

L’ospedale UW e il WSLH hanno anche lavorato insieme da vicino. Hanno scambiato materiali per permettere sia al WSLH che al laboratorio clinico dell’UW Hospital di continuare a testare i pazienti. Il WSLH ha fornito la convalida e i materiali educativi a UW Health e a dozzine di altri sistemi sanitari intorno alla condizione per amplificare la capacità di prova in tutto lo stato.

E il WSLH ha ricevuto il supporto dall’interno dei suoi propri ranghi. Altre divisioni all’interno dell’agenzia hanno offerto tempo, materiali e competenze per assistere con i test.

Nuovi test rapidi stanno iniziando a srotolare, dice Sterkel, e questo potrebbe migliorare la capacità dei laboratori ospedalieri di diagnosticare i campioni dei pazienti. I test possono fornire agli operatori sanitari e ai loro pazienti risultati in appena cinque minuti. Sono anche facili da usare e sono familiari a medici e infermieri, che hanno usato test simili per infezioni come l’influenza per anni. Quando questi test rapidi saranno online, il WSLH li incorporerà per aiutare con la diagnosi rapida quando il tempo è essenziale.

I test rapidi potrebbero anche alleviare una certa pressione sulla domanda globale di materiali poiché si basano su una catena di approvvigionamento diversa rispetto all’attuale metodo di test più laborioso. Eppure, un elemento che tutti i test hanno in comune sono i tamponi naso-gola usati per raccogliere campioni dai pazienti. I tamponi rimangono a corto di scorte.

I colleghi del WSLH in tutta l’università hanno fatto un passo avanti per aiutare donando alcuni dei reagenti necessari, forniture e più.

Il WSLH continuerà a offrire test basati sulla rilevazione della reazione a catena della polimerasi. Questo perché rimane un fondamento per rispondere alle infezioni in evoluzione. È adattabile e può essere rapidamente diretto a nuovi virus.

“Questo ci ha permesso di iniziare i test (per il nuovo coronavirus) prima di chiunque altro nello stato. È anche molto più economico di questi kit rapidi, permettendoci di offrire test gratuiti. Ed è più facile da scalare rispetto ai metodi rapidi, il che significa che possiamo testare molte più persone in un giorno”, dice Sterkel.

Per ora, WSLH continua a testare centinaia di campioni al giorno, non solo per COVID-19, ma anche per altre malattie infettive che influenzano la salute dei residenti dello stato. Il laboratorio rimane grato per la forza delle sue partnership uniche.

“È stato un incredibile sforzo collaborativo di persone che si uniscono per soddisfare le esigenze dello stato”, dice Sterkel.