Proteínas luminiscentes para diagnosticar enfermedades virales

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A pesar de los avances recientes, para realizar muchas de las pruebas de diagnóstico de alta sensibilidad que pueden detectar enfermedades virales, sigue siendo necesario recurrir a procedimientos complicados cuyo fin es preparar una muestra o interpretar un resultado y, por lo tanto, resulta poco práctico llevarlas a cabo en los centros de atención médica directa o en las zonas de bajos recursos.

Un avance reciente puede que cambie sustancialmente esta situación.

Científicos han desarrollado un método sensible que analiza los ácidos nucleicos virales en tan solo 20 minutos y que puede completarse en un solo paso utilizando proteínas que «brillan en la oscuridad».

El destello de la luciérnaga, el resplandor del señuelo de los Lophiiformes y el azul fantasmal de las playas cubiertas de fitoplancton se alimentan de un mismo fenómeno científico conocido como bioluminiscencia.

El efecto luminiscente, que da lugar a que brillen en la oscuridad, encuentra su causa en una reacción química en la que interviene la proteína luciferasa.

Se ha incorporado dicha proteína a unos sensores que, cuando detectan su objetivo, emiten una luz fácilmente observable.

Gracias a su simpleza, este tipo de sensores son ideales para las pruebas en los puntos de atención, pero para realizar un análisis de diagnóstico clínico, es necesario que presenten una sensibilidad increíblemente alta que, hasta ahora, no se podía lograr.

Esa capacidad se podría alcanzar por medio de la técnica de edición genética conocida como Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Espaciadas (CRISPR, por sus siglas en inglés), excepto porque esta requiere muchos pasos y equipos especializados adicionales que sean capaces de detectar una posible señal baja en una muestra compleja y caótica.

Así que el equipo de Maarten Merkx, de la Universidad Tecnológica de Eindhoven en los Países Bajos, quería utilizar proteínas asociadas a las CRISPR, pero combinarlas con una técnica en la que se usa la bioluminiscencia cuya señal podría detectarse con una simple cámara digital.

A fin de asegurarse de disponer del suficiente ARN o ADN de muestra para analizar, los investigadores emplearon la técnica de amplificación mediante recombinasa y polimerasa (RPA, por sus siglas en inglés), un método sencillo que funciona a una temperatura constante de aproximadamente 37 grados centígrados.

Por medio del nuevo sistema, denominado sensor luminiscente de ácido nucleico (LUNAS, por sus siglas en inglés), se consigue que cada una de las dos proteínas CRISPR/Cas9 específicas de las diferentes partes vecinas de un genoma viral quede unida a un fragmento distinto de luciferasa.

En caso de que esté presente el genoma viral específico que estén buscando los investigadores, las dos proteínas CRISPR/Cas9 se unen a las secuencias objetivo de ácido nucleico y se acercan la una a la otra, lo que permite que se forme una proteína completa de luciferasa que, ante la presencia de un sustrato químico, emite una luz azul.

Para confirmar que se está usando dicho sustrato, se recurre a una reacción de control que brilla en verde. Si el tubo verde se torna de color azul, el resultado es positivo.

Cuando los autores del estudio hicieron la prueba con muestras clínicas recolectadas por medio de hisopados nasales, el RPA-LUNAS detectó el ARN del SARS-CoV-2 de manera exitosa en 20 minutos, incluso cuando se encontraba en concentraciones tan bajas como 200 copias por microlitro.

Los investigadores afirman que el ensayo LUNAS tiene un gran potencial para detectar muchos otros virus de forma eficaz y sencilla.

Fuente: ACS