Cronologia della COVID-19: dispositivi diagnostici, vaccini e sviluppo di anticorpi terapeutici
Gli sforzi globali della ricerca sono incentrati sulla comprensione del virus SARS-CoV-2 allo scopo di sviluppare potenziali terapie per la COVID-19. Unisciti a noi mentre esploriamo una cronologia scientifica delle principali scoperte sul COVID-19. L’infografica evidenzia lo sviluppo storico nella diagnostica, nei vaccini e negli anticorpi terapeutici. Condividiamo le nostre soluzioni per il flusso di lavoro per affrontare le difficoltà della diagnosi, del trattamento e della prevenzione, offrendo sistemi chiave per accelerare la ricerca e il time-to-market per il COVID-19.
1. Sviluppo diagnostico: La commercializzazione del primo test PCR per il COVID
Il virus SARS-CoV-2, l’agente causale per il COVID-19 e la peggiore pandemia nella storia moderna, è stato identificato per la prima volta in casi isolati alla fine del 2019. La sequenza genetica del virus è stata ottenuta all’inizio 2020 e successivamente condivisa con i laboratori di ricerca di tutto il mondo. Era in corso la corsa per comprendere i fondamenti molecolari del virus e per sviluppare trattamenti e vaccini efficaci.
- Gennaio 2020 – SARS-CoV-2 è stato coltivato in laboratorio per la prima volta ai fini della ricerca. Si è trattato di un elemento critico iniziale del puzzle per lo sviluppo di test diagnostici e vaccini.\
- Febbraio – Marzo 2020 – Sono emersi numerosi test genetici basati su PCR, ELISA e altre tecniche per affrontare le sfide di determinare casi positivi di infezione virale e combattere la diffusione della malattia.\
- Aprile 2020 – Diciotto test sviluppati in laboratorio (LDT) avevano ottenuto l’autorizzazione all’uso di emergenza (EUA) dalla FDA, un numero che raddoppierebbe entro un mese.\
- Settembre 2020 - Il numero di test diagnostici EUA raggiunti in eccesso di 250, inclusi oltre test 200 molecolari, test 50 anticorpali e più test basati su antigene. Questi test coprivano il ciclo di vita dell’infezione virale dal rilevamento precoce del virus nel caso di test molecolari e dell’antigene, alle risposte immunitarie misurate dal rilevamento dell’anticorpo ospite.
Processo di sviluppo diagnostico con l’ELISA
Il processo di sviluppo diagnostico può comportare più fasi nell’identificazione dei biomarcatori indicativi del virus. Queste includono**** firme genetiche in caso di RT-PCR o antigeni virali in caso di rilevamento basato su antigeni. Il rilevamento dell’antigene virale e dell’anticorpo ospite può essere raggiunto mediante l’uso di un test immunologico enzimo-collegato (ELISA) e di altri approcci quantitativi. La Caratterizzazione iniziale è fondamentale per comprendere gli obiettivi chiave per i quali test e test saranno infine sviluppati.
Il flusso di lavoro di cui sopra per una tipica procedura di inserimento rapido di un sandwich è dispendioso in termini di tempo e manodopera; un’automazione di laboratorio per un flusso di lavoro di inserimento rapido di un prodotto ad alta rendimento può aiutare a fornire tempo di fuga, aumentando la rendimento, l’efficacia e l’efficienza della procedura di analisi e la riproducibilità.
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I Lettori per micropiastre multimodali SpectraMax® iD3 e iD5 misurano l’assorbenza, la fluorescenza e la luminescenza. Inoltre, il lettore iD5 misura TRF e FP e può essere ampliato per includere TR-FRET, HTRF®, BRET, test reporter a doppia lucferasi con iniettori e rilevamento di macchie occidentali.
Il lettore per micropiastre multimodale SpectraMax® i3x misura l’assorbenza, la fluorescenza e la luminescenza con aggiornamenti disponibili, tra cui il blot Occupato, l’imaging cellulare e la cinetica rapida con gli iniettori, oltre a ulteriori modalità di rilevamento.
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2. sviluppo di vaccini L’impegno globale per accelerare i vaccini anti-Covid
Su un altro fronte, una massiccia campagna è stata respinta nello sviluppo di vaccini per prevenire l’infezione da SARS-CoV-2 e diffondersi. Sulla base di anni di precedente lavoro esplorativo e pre-clinico, diverse società hanno sfruttato la sequenza genetica del virus nella creazione di nuovi vaccini a base di mRNA. Sono state valutate anche altre vie di sviluppo del vaccino, incluse quelle che si basano sui sistemi di consegna del vettore virale e sulla consegna più tradizionale di particelle virali uccise o attenuate. Un approccio a più punti è stato fondamentale per spiegare le strategie di prevenzione più efficaci.
- Aprile 2020 – Sia Moderna che Pfizer avevano completato la ricerca pre-clinica e lo sviluppo di vaccini a base di mRNA. Nelle prossime settimane, Johnson & Johnson e Astra Zeneca hanno condotto sperimentazioni cliniche sui loro vaccini. Questi sforzi sono stati all’avanguardia in un’ondata di sviluppo di vaccini, con oltre candidati al 80 vaccino in fase di sviluppo e almeno cinque che sono entrati nei test clinici di Fase 1 intorno a quel periodo.\
- Aprile 2020 – Il vaccino candidato Moderna ha raggiunto una pietra miliare passando al secondo ciclo di somministrazione.\
- Maggio 2020 – Moderna ha ricevuto l’autorizzazione della FDA per passare alle sperimentazioni di Fase II.\
- Giugno 2020 – Il numero di vaccini in fase di sviluppo è salito a oltre 130, con 16 nelle sperimentazioni cliniche.\
- Luglio 2020 – La sperimentazione clinica di fase III Moderna è iniziata.\
- Dicembre 2020 – Al vaccino Moderna è stata concessa l’autorizzazione all’uso di emergenza dalla FDA, seguita rapidamente dalle approvazioni EUA per i vaccini Pfizer BioNTech e Johnson & Johnson.\
- Maggio 2021 – La collettività globale ha raggiunto la tappa più importante di 1 miliardo di vaccinazioni per il COVID-19. Questo sbalorditivo risultato è stato raggiunto pochi 4 mesi dopo il lancio del vaccino e poco più di un anno dopo l’inizio delle sperimentazioni sui vaccini negli esseri umani.
soluzioni per la ricerca di antigeni e immunogeni per lo sviluppo di vaccini
Lo sviluppo di un vaccino dipende dalla comprensione iniziale di DNA virale, antigeni e risposta immunogena da parte del sistema immunitario ospite. Nella ricerca sui vaccini , i test di amplificazione sono utilizzati negli schermi virali, seguiti da un’estesa Caratterizzazione dei geni e delle proteiche immunogenetiche positive. Questi possono quindi essere ingegnerizzati e ottimizzati per facilitare gli impegni di sviluppo del vaccino a valle. I passaggi chiave del processo includono l'uso di strumenti per lo screening e l'identificazione di cloni di cellule positive.
https://share.vidyard.com/watch/VMz74R2JyixorrzhW1Pank
In questo video, Justin Dranschack, responsabile delle piattaforme per il settore biofarmaceutico, illustra la nostra soluzione per il flusso di lavoro per lo sviluppo di vaccini mediante l’uso di proteine ricombinanti come immunogeni e indica i sistemi che vi possono aiutare nelle vostre attività di ricerca.
I400 sistemi di prelievo delle colonne microbiotiche della serie QPix® consentono di rendere completamente automatici i flussi di lavoro di biologia sintetica per l’assemblaggio del DNA, la ricerca di anticorpi e l’ingegneria proteica. Con una varietà di strumenti per i saggi e per il tracciamento dei dati, il software QPix semplifica il controllo e la gestione dei processi complessi e iterativi.
Il lettore per micropiastre multimodale SpectraMax® i3x misura l’assorbenza, la fluorescenza e la luminescenza con aggiornamenti disponibili, tra cui il western blot, l’imaging cellulare e la cinetica rapida con gli iniettori, oltre a ulteriori modalità di rilevamento.
I nostri sistemi di diagnostica per immagini ad alto contenuto ImageXpress offrono una soluzione end-to-end per lo screening e l’analisi ad alto contenuto. Tutti i nostri sistemi supportano un’ampia varietà di applicazioni, un maggior rendimento e flussi di lavoro ottimizzati.
3. Scoperta di anticorpi: La corsa per sviluppare e scalare gli anticorpi terapeutici
Sebbene gli impegni per lo sviluppo di un vaccino siano mirati alla prevenzione dell’infezione e alla diffusione del virus, l’avvento delle materie terapeutiche per il trattamento delle malattie è ugualmente importante. Lo sviluppo di anticorpi monoclonali terapeutici ha giocato un ruolo fondamentale nel sostenere il sistema immunitario e nell’assistere i pazienti affetti da COVID-19. Il processo dipende dall'identificazione e dalla Caratterizzazione degli anticorpi, dall'ingegneria delle proteine e dalla selezione e crescita di linee cellulari positive per l'ibridoma.
- Aprile 2020 – Ci sono stati più di 150 farmaci in fase di sviluppo per il trattamento del COVID-19, molti dei quali erano stati precedentemente approvato per altre infezioni virali e sono stati indicati come sicuri per l’uso umano. Al momento, secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, vi erano oltre studi clinici in 1.000 corso sui trattamenti per COVID-19, molti dei quali riguardavano anticorpi terapeutici.\
- Maggio 2020 – Sono state perseguite sperimentazioni cliniche di fase II e III per la nuova terapia con anticorpi policlonali completamente umani SAB-185, sviluppata da SAB Biotherapeutics.\
- Luglio 2020 - Regeneron è entrata in sperimentazioni cliniche di fase III per un cocktail di anticorpi completamente individualizzati REGN-COV2, contenente due anticorpi che si legano in modo non concorrenziale al dominio di legame del recettore della proteina spike (S) del virus. Questa disposizione riduce la capacità dei virus mutanti di evitare il trattamento e protegge dalle varianti spike che si sono evolute nella popolazione umana.\
- Settembre 2020 – I dati della sperimentazione di fase III per il cocktail di anticorpi REGN-COV2 hanno dimostrato di ridurre la carica virale e migliorare i sistemi dei pazienti con COVID-19 non ricoverati.\
- Dicembre 2020 - L’FDA ha emesso la sua prima autorizzazione all’uso di emergenza per un trattamento anticorpale anti-COVID-19. Bamlanivimab (di Eli Lilly) utilizza anticorpi artificialmente ingegnerizzati basati su quelli isolati da persone che si sono ripresi dalla malattia o pazienti convalescenti.\
- Maggio 2021 – Con l’approvazione dell’EUA dell’FDA per il nuovo anticorpo Sotrovimab, le società hanno iniziato a disegnare degli anticorpi di nuova generazione modellati su quelli presi da individui unici i cui sistemi immunitari possono neutralizzare il SARS-CoV-2, incluse eventuali nuove varianti che potrebbero insorgere.
Generazione di ibridomi e screening di ampie librerie di anticorpi
La tecnologia dell’ibridoma è un metodo per gli anticorpi che producono massa in una linea cellulare ibrida generata dalla fusione di cellule B che producono anticorpi con una linea cellulare immortalizzata di mieloma, chiamata cellula ibridama. Poiché ogni cellula B produce un anticorpo unico, il rivestimento a singola cellula degli ibridomi può essere utilizzato per generare una libreria eterogenea di anticorpi monoclonali unici su larga scala, che viene spesso utilizzato nella prevenzione, nella diagnosi e nel trattamento delle malattie.
Il video seguente presenta la nostra soluzione per un flusso di lavoro di ibridoma e fa riferimento ai sistemi per facilitare la ricerca.
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Justin Dranschack, manager delle soluzioni BioPharma presso la divisione Dispositivi Molecolari, parla del flusso di lavoro degli ibridomi e dei sistemi automatici che accelerano il time-to-market.
L’Immaginer CloneSelect® può aiutarti a soddisfare le esigenze normative della verifica di singole cellule con la sua analisi automatica delle cellule nel canale della luce bianca e la fluorescenza opzionale per aggiungere un altro strato di sicurezza alla verifica della linearità. Il sistema abilita anche gli studi di confluenza e di linearità simultanei.
Il dispositivo di prelievo delle colonne 2 di mammifero ClonePix® è un sistema completamente automatico per la selezione di cloni di alto valore utilizzati nella ricerca di anticorpi e nello sviluppo di linee cellulari. Disponibile con funzione opzionale di garanzia della linearità per condensare i flussi di lavoro di sviluppo della linea cellulare in un singolo strumento.
I Lettori per micropiastre multimodali SpectraMax® iD3 e iD5 misurano l’assorbenza, la fluorescenza e la luminescenza. Inoltre, il lettore iD5 esegue misurazioni di TRF e PF e può essere ampliato per includere TR-FRET, HTRF®, BRET, saggi reporter a doppia luciferasi con iniettori e rilevazione di western blot.
I nostri sistemi di diagnostica per immagini ad alto contenuto ImageXpress offrono una soluzione end-to-end per lo screening e l’analisi ad alto contenuto. Tutti i nostri sistemi supportano un’ampia varietà di applicazioni, un maggior rendimento e flussi di lavoro ottimizzati.
4. Come accelerare la tua ricerca sul COVID-19
I flussi di lavoro di sviluppo del vaccino variano a seconda della piattaforma scelta (ad es., il virus inattivato rispetto al vaccino a base di DNA), ciascuno dei quali presenta i propri vantaggi. Per aumentare la probabilità di successo contro l’agente infettivo, CEPI, la Coalizione per le Innovazioni sulla preparazione epidemica e molte altre organizzazioni promuovano diversi approcci durante una pandemia.
Abbiamo creato una serie di flussi di lavoro relativi ai virus, dalla ricerca di antigeni/immunogeni e anticorpali allo sviluppo di linee cellulari stabili. Di seguito è riportato un flusso di lavoro generale per lo sviluppo di un vaccino che utilizza come agente immunogena le proteine ricombinanti, facendo riferimento alla strumentazione automatica per accelerare la ricerca.