Pruebas con edición genética detectan COVID-19 en tan solo 5 minutos

Una prueba de PCR, el estándar de oro para las pruebas de COVID-19 tienen un tiempo de respuesta de días a semanas.

Eso es demasiado lento para usar las pruebas como método para contener el virus, mientras cada uno de nosotros espera su turno para recibir la vacuna COVID-19.

Las pruebas de antígenos, como la aprobada por la FDA norteamericana esta semana para uso en el hogar, son rápidas pero tienen problemas de sensibilidad, por lo que las autoridades de salud continúan enfatizando la necesidad de pruebas rápidas y confiables.

Una nueva ola de pruebas moleculares rápidas, que prometen la sensibilidad de una prueba de PCR con la velocidad de una prueba de antígeno, ha sido validada recientemente y está pasando del prototipo a la aprobación de la FDA.

En las últimas dos semanas, estudios publicados en las revistas Science Advances y Cell detallan pruebas de COVID-19 moleculares ultrasensibles basadas en la tecnología CRISPR de edición de genes.

Estas pruebas portátiles se combinan con teléfonos inteligentes para producir resultados en aproximadamente 15 a 30 minutos.

Ambas pruebas se están desarrollando en diagnósticos comerciales que se enviarán a la FDA en unos meses, dijeron los creadores a IEEE Spectrum.

“CRISPR es todavía un método relativamente nuevo en el mercado, y es interesante ser potencialmente parte de esta primera ola de diagnósticos CRISPR“, dice Melanie Ott, directora del Instituto Gladstone de Virología y líder del estudio Cell.

“Combinarlo con el teléfono celular nos ayuda a acercar los diagnósticos a las personas, para que sean accesibles para todos”.

En marzo, el ingeniero biomédico y experto en diagnóstico Tony Hu de la Universidad de Tulane se preguntó si la saliva podría reemplazar los hisopos nasales como diagnóstico de COVID-19, ya que el virus infecta el sistema pulmonar.

Los estudios pronto confirmaron su sospecha de que el virus estaba presente en la saliva, pero la carga viral en la saliva varía hasta concentraciones muy bajas.

Eso significa que detectar el virus en la saliva requería una tecnología altamente sensible, señaló Hu, por lo que recurrió a CRISPR, que se usaba anteriormente para detectar el virus Zika.

A diferencia de la PCR, la tecnología CRISPR puede encontrar y etiquetar proteínas virales sin aislar el ARN primero: si aislar ARN es como buscar agujas en un pajar, CRISPR es similar a usar un imán para simplemente agarrarlas.

La prueba de Tulane, descrita en el artículo de Science Advances, combina una muestra de saliva con una solución de sustancias químicas para amplificar una pequeña región de ARN viral unos cien millones de veces.

A continuación, un ARN “guía” llamado Cas12a encuentra y une la secuencia de ARN de la proteína M del coronavirus.

Cuando una guía Cas12a se agarra al ARN de la proteína M, un complejo CRISPR corta la pieza de Cas12a y una sonda de ADN adjunta que emite fluorescencia, como si se partiera una barra luminosa.

La cámara de un teléfono celular demostró ser lo suficientemente sensible como para detectar el brillo resultante de las guías Cas12a, dice Hu.

Suena complicado, pero todo se hace en dos pasos rápidos en un solo chip de microfluidos, dice Bo Ning, profesor asistente en Tulane y primer autor del artículo.

“Queríamos que todo el procedimiento fuera fácil de manejar y fácil de usar”, agrega Hu.

La prueba produjo resultados de una muestra de saliva en 15 minutos y, como se esperaba, detectó concentraciones más bajas de virus que las pruebas de PCR tradicionales.

La prueba también fue muy específica: cuando el equipo intentó engañarla con más de 30 patógenos respiratorios más, no produjo una reacción cruzada para producir un resultado falso positivo.

El ensayo obtuvo la licencia de NanoPin Technologies, una empresa de diagnóstico cofundada por Hu en 2017, de la que es asesor científico.

Actualmente, NanoPin planea enviar una versión de kit de laboratorio del ensayo de saliva para la Autorización de uso de emergencia de la FDA a fines de enero, luego pasará al desarrollo de la versión para teléfonos inteligentes, con suerte dentro de los próximos seis meses, dice el CEO de NanoPin Thomas Tombler.

Hace dos años, un equipo de científicos de los Institutos Gladstone y UC San Francisco, comenzó a desarrollar una prueba casera para el VIH, que, como el coronavirus, tiene ARN como material genético.

Cuando se produjo la pandemia, el equipo, dirigido por Ott, el bioingeniero Daniel Fletcher en UC Berkeley y la co-descubridor de CRISPR Jennifer Doudna en el Innovative Genomics Institute, giró la tecnología para detectar el SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19.

“Tan pronto como la secuencia del genoma estuvo disponible en enero, eso es todo lo que necesitábamos para adaptar el ensayo a un nuevo virus“, dice Ott.

Ahora, lo han logrado.

El ensayo utiliza tres guías de ARN Cas13 para buscar fragmentos de ARN del virus dentro de una muestra de frotis nasal.

En las pruebas, el ensayo del equipo detectó pequeñas cantidades de virus, alrededor de 100 copias por microlitro de muestra, en menos de 30 minutos, y concentraciones mucho mayores, como las de las personas que son altamente contagiosas, en menos de 5 minutos.

La prueba de California es única en el sentido de que no requiere amplificar primero el ARN viral, al igual que las pruebas de PCR, otra prueba casera aprobada por Lucira Health y la prueba del equipo de Tulane.

Al eliminar el paso de amplificación, los resultados son una medida directa de la cantidad de ARN en una muestra, dice Ott.

Esa información puede ayudar a los médicos a trazar el curso de la enfermedad de un paciente e identificar mejor los tratamientos adecuados.

El equipo ahora está probando un prototipo interno que eventualmente costará menos de US$10 por cartucho.

Esperan avanzar hacia la aprobación de la FDA en unos meses, dice Ott. “Trabajamos sin parar”.

Algunos investigadores, sobre todo Michael Mina de Harvard, han abogado por pruebas rápidas y frecuentes utilizando pruebas de antígenos menos sensibles para la vigilancia y la contención.

Otros sostienen que hay problemas con esa estrategia, incluida la disponibilidad limitada de tales pruebas y los efectos de una precisión cuestionable.

Las nuevas pruebas basadas en CRISPR como estas y otras pruebas moleculares en desarrollo, si se aprueban, podrían resolver esas preocupaciones y hacer posible la realización de pruebas frecuentes y precisas en toda la población.

Tanto Hu como Ott imaginan que sus pruebas se utilicen en escuelas, aeropuertos, oficinas y muchos otros lugares.

Una compañía de cruceros ya se ha puesto en contacto con Hu sobre el uso de la tecnología, por ejemplo.

El objetivo final para ambos es desarrollar kits de prueba caseros, dicen Ott y Hu, pero la aprobación de estos es un listón más alto con la FDA, especialmente para una tecnología más nueva como CRISPR.

Fuente: IEEE Spectrum, Futurism