Una encuesta reciente en los Estados Unidos reveló que se tarda un promedio de 4 días en recibir un resultado definitivo de la prueba de laboratorio del SARS-CoV-2 después de un frotis nasal.
Las pruebas de laboratorio son mucho más confiables que las pruebas rápidas sobre el terreno para el SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19. Usan una técnica llamada reacción en cadena de la polimerasa (PCR) para "amplificar" las cantidades minúsculas de material genético viral en una muestra.
Pero las pruebas requieren mucho tiempo, lo que aumenta el riesgo de transmisión viral mientras la gente espera que los resultados lleguen del laboratorio.
La nueva prueba utiliza una tecnología diferente llamada CRISPR , que los investigadores creen que puede detectar de manera confiable el ARN, o material genético, del SARS-CoV-2 sin amplificarlo primero.
Esto significa que es posible no solo detectar la presencia del virus, sino también estimar el número de partículas de virus, lo cual es un buen indicador del progreso de la infección.
Tecnología ganadora del premio Nobel
CRISPR, que los científicos utilizan principalmente para editar genes, ganó el Premio Nobel de Química 2020 para sus creadores, Emanuelle Charpentier y Jennifer A. Doudna.
Hace aproximadamente 2 años, Doudna, en colaboración con sus colegas de los Institutos J. David Gladstone en San Francisco, CA, comenzó a trabajar en una nueva aplicación de CRISPR para la prueba del VIH .
En enero de 2020, cuando se hizo evidente la amenaza global del brote de COVID-19, cambiaron su enfoque para desarrollar una prueba para el SARS-CoV-2 utilizando la misma tecnología.
Su dispositivo, que no es más grande que una caja de zapatos, emplea una variación de CRISPR llamada CRISPR-Cas13a.
Cas13a es una enzima que escinde moléculas de ARN. Al combinarlo con una tira de "ARN guía", los científicos pueden apuntar a una secuencia reveladora en el ARN de un virus en particular.
Los investigadores utilizan varios ARN guía que se unen a diferentes partes del ARN viral para aumentar la precisión de la prueba.
La unión a las secuencias diana activa la enzima, que luego divide cualquier molécula de ARN en su vecindad.
Para proporcionar una señal visible de que Cas13a ha detectado su secuencia objetivo, los investigadores agregaron una sonda basada en ARN a la mezcla. La sonda emite luz fluorescente cuando la enzima activada la divide.
Cámara del teléfono
El detector comprende un láser para iluminar la muestra y una lente para enfocar cualquier luz fluorescente producida. La cámara del teléfono, colocada sobre la lente, registra la intensidad de la luz emitida.
Usando muestras de ARN de SARS-CoV-2 de concentraciones variables, los investigadores demostraron que el dispositivo podía medir concentraciones de tan solo 100 partículas de virus por microlitro en 30 minutos.
El dispositivo tardó solo 5 minutos en identificar los hisopos de pacientes que los científicos habían enriquecido con ARN del SARS-CoV-2.
"Nuestro estudio muestra que podemos hacer la parte de detección de este ensayo muy rápidamente, haciendo la medición con productos electrónicos de consumo producidos en masa", dice Daniel Fletcher, bioingeniero de la Universidad de California, Berkeley, y coautor principal del artículo. . "No necesitamos equipos de laboratorio sofisticados".
El artículo aparece en la revista Cell .
Los investigadores aún tienen trabajo por hacer antes de tener un dispositivo que funcione completamente.
Para probar si la tecnología funciona en principio, utilizaron ARN viral extraído previamente. Actualmente están trabajando en una forma para que el dispositivo libere ARN del virus en un solo paso.
Sin embargo, su investigación hasta ahora sugiere que la cámara de un teléfono celular ordinario funciona particularmente bien como detector molecular.
"Una conclusión es que la cámara del teléfono es 10 veces mejor que el lector de placas en el laboratorio", dice Melanie Ott, coautora principal del artículo y viróloga de los Institutos Gladstone y la Universidad de California en San Francisco.
Anteriormente, el laboratorio de Fletcher ha ayudado a desarrollar dispositivos basados en teléfonos para detectar parásitos en sangre y otras muestras.
Dispositivo portátil
Los investigadores ahora esperan desarrollar un dispositivo portátil y barato que las farmacias y las clínicas sin cita previa puedan utilizar para realizar pruebas rápidas y precisas del SARS-CoV-2. Probablemente tendrá una cámara de teléfono celular incorporada.
En última instancia, sueñan con desarrollar un dispositivo para usar en casa que detecte no solo el SARS-CoV-2, sino también otros virus, como los que causan el resfriado común y la gripe .
En principio, es posible adaptar cualquier dispositivo que incorpore la misma tecnología CRISPR para detectar cualquier virus.
Los autores escriben:
"En el futuro, la detección directa por Cas13a, como se describe aquí, podría modificarse rápidamente para apuntar al próximo patógeno respiratorio que surja, con suerte a tiempo para ayudar a frenar la propagación global".
Señalan que el estudio actual sólo proporciona una "prueba de concepto" para utilizar CRISPR y la tecnología de telefonía móvil para detectar virus. “Será necesario trabajo adicional para traducir completamente este trabajo a un dispositivo de punto de atención ampliamente disponible”, escriben.