Me fui de pesca: una prueba de alta precisión para virus respiratorios comunes utiliza el ADN como ‘cebo’

La prueba utiliza un ‘nanocebo’ de ADN para detectar los virus respiratorios más comunes, incluidos la influenza, el rinovirus, el RSV y el COVID-19, al mismo tiempo. En comparación, las pruebas de PCR (reacción en cadena de la polimerasa), si bien son altamente específicas y precisas, solo pueden detectar un solo virus a la vez y demoran varias horas en arrojar un resultado.

Si bien muchos virus respiratorios comunes tienen síntomas similares, requieren tratamientos diferentes. Al analizar múltiples virus a la vez, los investigadores dicen que su prueba garantizará que los pacientes reciban el tratamiento adecuado rápidamente y también podría reducir el uso injustificado de antibióticos.

Además, las pruebas se pueden usar en cualquier entorno y se pueden modificar fácilmente para detectar diferentes bacterias y virus, incluidas posibles nuevas variantes del SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19. Los resultados se publican en la revista Naturaleza Nanotecnología.

La temporada de resfriados invernales, gripe y RSV ha llegado al hemisferio norte, y los trabajadores de la salud deben tomar decisiones rápidas sobre el tratamiento cuando los pacientes se presentan en su hospital o clínica.

“Muchos virus respiratorios tienen síntomas similares pero requieren diferentes tratamientos: queríamos ver si podíamos buscar múltiples virus en paralelo”, dijo Filip Bošković del Laboratorio Cavendish de Cambridge, el primer autor del artículo. “Según la Organización Mundial de la Salud, los virus respiratorios son la causa de muerte del 20% de los niños que mueren antes de los cinco años. Si pudiera crear una prueba que pudiera detectar múltiples virus de forma rápida y precisa, podría marcar una gran diferencia”.

Para Bošković, la investigación también es personal: cuando era niño, estuvo en el hospital durante casi un mes con fiebre alta. Los médicos no pudieron determinar la causa de su enfermedad hasta que se dispuso de una máquina PCR.

“Los buenos diagnósticos son la clave para los buenos tratamientos”, dijo Bošković, estudiante de doctorado en St John’s College, Cambridge. “Las personas se presentan en el hospital que necesitan tratamiento y pueden ser portadoras de múltiples virus diferentes, pero a menos que pueda discriminar entre diferentes virus, existe el riesgo de que los pacientes reciban un tratamiento incorrecto”.

Las pruebas de PCR son potentes, sensibles y precisas, pero requieren que una parte del genoma se copie millones de veces, lo que lleva varias horas.

Los investigadores de Cambridge querían desarrollar una prueba que use ARN para detectar virus directamente, sin necesidad de copiar el genoma, pero con una sensibilidad lo suficientemente alta como para ser útil en un entorno de atención médica.

«Para los pacientes, sabemos que el diagnóstico rápido mejora su resultado, por lo que poder detectar el agente infeccioso rápidamente podría salvarles la vida», dijo el coautor, el profesor Stephen Baker, del Instituto de Inmunología Terapéutica y Enfermedades Infecciosas de Cambridge. “Para los trabajadores de la salud, una prueba de este tipo podría usarse en cualquier lugar, en el Reino Unido o en cualquier entorno de ingresos bajos o medios, lo que ayuda a garantizar que los pacientes reciban el tratamiento correcto rápidamente y reduzcan el uso de antibióticos injustificados”.

Los investigadores basaron su prueba en estructuras construidas a partir de cadenas dobles de ADN con cadenas simples sobresalientes. Estos hilos simples son el ‘cebo’: están programados para ‘pescar’ regiones específicas en el ARN de los virus objetivo. Luego, los nanocebos se pasan a través de agujeros muy pequeños llamados nanoporos. La detección de nanoporos es como un lector de teletipos que transforma estructuras moleculares en información digital en milisegundos. La estructura de cada nanobait revela el virus objetivo o su variante.

Los investigadores demostraron que la prueba se puede reprogramar fácilmente para discriminar entre variantes virales, incluidas las variantes del virus que causa la COVID-19. El enfoque permite una especificidad cercana al 100 % debido a la precisión de las estructuras de nanocebos programables.

“Este trabajo utiliza elegantemente nueva tecnología para resolver múltiples limitaciones actuales de una sola vez”, dijo Baker. “Una de las cosas con las que más luchamos es la identificación rápida y precisa de los organismos que causan la infección. Esta tecnología es un cambio de juego potencial; una plataforma de diagnóstico rápida y de bajo costo que es simple y se puede usar en cualquier lugar con cualquier muestra”.

Cambridge Enterprise, el brazo de comercialización de la Universidad, ha presentado una patente sobre la tecnología, y el coautor, el profesor Ulrich Keyser, ha cofundado una empresa, Cambridge Nucleomics, centrada en la detección de ARN con precisión de una sola molécula.

“Nanobait se basa en la nanotecnología del ADN y permitirá muchas más aplicaciones interesantes en el futuro”, dijo Keyser, que trabaja en el Laboratorio Cavendish. «Para las aplicaciones comerciales y el lanzamiento al público, tendremos que convertir nuestra plataforma de nanoporos en un dispositivo portátil».

“Reunir a investigadores de medicina, física, ingeniería y química nos ayudó a encontrar una solución verdaderamente significativa a un problema difícil”, dijo Bošković, quien recibió un doctorado en 2022 de la Sociedad de Investigación Aplicada de Cambridge por este trabajo.

La investigación fue apoyada en parte por el Consejo Europeo de Investigación, el Programa Winton para la Física de la Sostenibilidad, St John’s College, Investigación e Innovación del Reino Unido (UKRI), Wellcome y el Instituto Nacional de Investigación en Salud y Atención (NIHR) Cambridge Biomedical Research Centro.

Referencia:
Filip Boškovic et al. ‘Identificación simultánea de virus y variantes virales con nanocebo de ADN programable.’ Naturaleza Nanotecnología (2022). DOI: 10.1038/s41565-022-01287-x

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