Un’analisi rapida dei bioaerosol per identificare la natura degli attacchi
Il bioterrorismo costituisce una minaccia grave e persistente: famosi episodi come gli attacchi effettuati mediante l’invio di pacchi all’antrace del 2001 negli Stati Uniti, che hanno provocato morti e paura diffusa, mettono in evidenza il devastante impatto esercitato dagli agenti biologici. Più di recente, alcuni incidenti in cui sono state inviate buste contenenti polvere bianca ad uffici governativi belgi hanno ulteriormente incrementato i timori, sebbene molte di tali sostanze si siano rivelate innocue. Questi accadimenti sottolineano la necessità di disporre di sistemi di bio-rilevamento rapidi e accurati che siano in grado di distinguere le minacce reali dai falsi allarmi, prevenendo l’inutile generazione di panico e consentendo di implementare una risposta efficace. Il progetto HoloZcan, sostenuto dall’UE, si è occupato della minaccia posta dagli attacchi biologici offrendo agli operatori di primo intervento uno strumento completo di valutazione del rischi che fornisce loro informazioni utili per decidere le azioni da intraprendere quando si trovano ad affrontare gravi incidenti, quali attacchi negli stadi, incidenti industriali e fenomeni di contaminazione delle acque reflue a causa di disastri naturali. Il team si è inoltre proposto di aiutare i soccorritori nell’identificazione delle polveri sconosciute. «HoloZcan può svolgere un ruolo fondamentale nel classificare previamente e identificare la fonte di polveri sconosciute, siano trasportate dall’aria o dalle superfici, che possono essere associate ad agenti di guerra chimici o biologici», afferma Gyorgyi Bela, la coordinatrice del progetto HoloZcan. HoloZcan è riuscito a perfezionare l’innovazione al punto da permettere di classificare anche il potenziale contenuto batterico della pioggia e dell’aria, che costituisce una preoccupazione crescente alla luce dello scioglimento del permafrost dovuto ai cambiamenti climatici, possibilmente in grado di liberare microbi da tempo inattivi.
Superare le limitazioni degli attuali metodi per il rilevamento dei bioaerosol
In microbiologia, i metodi standard di rilevamento e identificazione comprendono tecniche basate su sequenziamento, legame/etichettatura e amplificazione; ciascuna tipologia, tuttavia, presenta i propri limiti. L’etichettatura a fluorescenza richiede marcatori bersaglio specifici, il che comporta la possibilità che gli agenti patogeni non marchiati non vengano individuati, mentre sebbene la reazione a catena della polimerasi quantitativa (qPCR) e l’amplificazione isotermica mediata da loop (LAMP) offrano un’elevata sensibilità, sono soggette a falsi positivi dovuti agli effetti del dimero del primer e al rilevamento di resti di DNA non vitali. Infine, anche se altamente accurato, il sequenziamento richiede un notevole dispendio di risorse e la preparazione del campione, è soggetto a contaminazione e non è in grado di determinare se un particolare gene deleterio viene attivamente espresso o silenziato dalla regolazione epigenetica, mentre i saggi basati sugli anticorpi fanno ricorso a bersagli predefiniti, rendendoli suscettibili di problemi di reattività incrociata e inefficaci contro le minacce emergenti. Il progetto HoloZcan, ospitato da IDEAS Science in Ungheria, fornisce un metodo di analisi visiva rapida e priva di etichette dei bioaerosol. A differenza dei metodi di rilevamento mirati, HoloZcan impiega un approccio agnostico eliminando la necessità di disporre di conoscenze preliminari su agenti patogeni specifici, facendo sì che la propria tecnica per il rilevamento di anomalie ad ampio spettro risulti ideale. Il sistema è veloce e altamente sensibile; ciononostante, non è stato progettato per l’identificazione precisa di agenti patogeni o per il rilevamento di esposizioni a basse dosi, ma funge piuttosto da strumento di allerta precoce individuando le anomalie biologiche in tempo reale o sul campo, consentendo di effettuare ulteriori indagini mediante tecniche più specializzate. «È inoltre importante chiarire che HoloZcan è concepito al fine di rilevare agenti microbici, ovvero funghi, batteri, spore e virus di maggiori dimensioni, ma non biotossine: sostanze biochimiche complesse come la ricina e la tossina botulinica, infatti, richiedono tecniche di analisi chimica non fornite dal progetto», spiega Béla Mihalik, uno dei principali innovatori di HoloZcan.
Migliorare la risposta dell’Europa agli attacchi nascosti
Il progetto ha cercato di affrontare alcune delle questioni identificate dal progetto ENCIRCLE, che si era proposto di migliorare la resilienza dell’Europa agli attacchi e alle minacce chimiche, biologiche, radiologiche e nucleari (CBRN). Mihalik osserva: «Abbiamo testato con successo il nostro metodo in ambienti controllati. Aerosolizzando i batteri abbiamo simulato la presenza di alte concentrazioni di bioagenti estrinseci e li abbiamo rilevati ripetutamente, raccogliendo inoltre campioni di respiro espirato, introducendo particelle virali e confermandone la presenza mediante l’impiego della microscopia olografica digitale (DHM).» Una volta dimostrato il funzionamento del sistema risultano necessari ulteriori miglioramenti, l’integrazione dei componenti del dispositivo e test approfonditi sul campo prima che diventi pienamente operativo.
Parole chiave
HoloZcan, chimico, biologico, radiologico, nucleare, CBRN, bioaerosol, rilevamento, polvere bianca, batterico, bioterrorismo, attacchi biologici, operatori di primo intervento
