El nuevo protocolo de prueba para SARS-CoV-2 puede procesar miles de muestras en 48 horas



Los investigadores del BioCenter de Viena diseñaron un protocolo de prueba para el SARS-CoV-2 que puede procesar decenas de miles de muestras en menos de 48 horas. El método, llamado SARSeq, se publica en la revista Comunicaciones de la naturaleza y podría adaptarse a muchos más patógenos.

La pandemia de COVID-19 ha durado más de un año y continúa impactando enormemente nuestras vidas. Aunque algunos países han lanzado campañas de vacunación rápidas, muchos todavía esperan esquemas de inmunización a gran escala y terapias antivirales efectivas; antes de que eso suceda, el mundo necesita con urgencia recuperar algo parecido a la normalidad.

Una forma de acercarnos a ese punto son las pruebas paralelas masivas. Las pruebas moleculares que detectan la presencia de SARS-CoV-2 se han convertido en la mejor forma de aislar los casos positivos y contener la propagación del virus. Se han presentado varios métodos, algunos que detectan proteínas virales a partir de hisopos nasofaríngeos (como antígeno pruebas), y algunas que detectan la presencia de ARN viral a partir de hisopos, muestras de gárgaras o muestras de saliva (como las pruebas de transcripción inversa y reacción en cadena de la polimerasa, o RT-PCR).

Aunque las pruebas de antígenos facilitan algunos aspectos logísticos de las pruebas masivas, su poder de detección es relativamente débil: las personas infectadas que portan cantidades bajas de virus no se detectan y pueden seguir infectando a otras personas. Las pruebas de PCR, por otro lado, son más sensibles porque multiplican fragmentos del genoma viral antes de escanear las muestras en busca del virus. Sin embargo, se basan en la detección de etiquetas fluorescentes que etiquetan secuencias virales, lo que significa que agrupar muestras procedentes de diferentes personas hace que el proceso sea bastante ineficaz: si un grupo da positivo, todas las muestras dentro del grupo deben volver a analizarse individualmente para identificar el fuente de la señal fluorescente. Se necesitan demasiadas máquinas, demasiado caras, demasiado lentas.

Durante el primer bloqueo, los científicos del BioCenter de Viena estaban reflexionando sobre la situación: tenía que haber una forma de ampliar las pruebas. Ulrich Elling, líder de grupo en el Instituto de Biotecnología Molecular de la Academia de Ciencias de Austria (IMBA), y Luisa Cochella, líder de grupo en el Instituto de Investigación de Patología Molecular (IMP), decidieron canalizar su frustración hacia una solución innovadora. El líder del grupo IMP, Alexander Stark, y el postdoctorado de IMBA, Ramesh Yelangandula, se unieron a sus esfuerzos y el proyecto despegó.

Combinando su experiencia en genómica, bioquímica de ARN y análisis de datos, desarrollaron un método que podría permitir que grandes grupos sean evaluados para SARS-CoV-2 con la misma sensibilidad que las pruebas de PCR regulares. SARSeq, o ‘Análisis de saliva por secuenciación de ARN’, logra una alta sensibilidad, especificidad y el poder de procesar hasta 36,000 muestras en menos de 48 horas. El método ahora está publicado en la revista. Comunicaciones de la naturaleza.

El principio de prueba es conceptualmente simple: las muestras de pacientes individuales se recogen en los pocillos de una placa de prueba, un pocillo para cada muestra. Luego, un fragmento de ARN viral exclusivo del SARS-CoV-2, el gen de la nucleocápside, se convierte selectivamente en ADN y se amplifica por PCR en cualquier pocillo que lo contenga.

La amplificación del material viral de muestras individuales al máximo homogeneiza su cantidad en las muestras positivas, lo que hace que SARSeq sea altamente sensible. Dentro de las miles de muestras que pudimos analizar simultáneamente, algunas pueden contener hasta 10 millones de veces más partículas de coronavirus que otras; si reuniéramos dichas muestras antes de la amplificación, aquellas con grandes cantidades de material viral podrían enmascarar otros casos positivos.. “

Luisa Cochella, líder de grupo, Instituto de Investigación de Patología Molecular, Instituto de Biotecnología Molecular de la Academia Australiana de Ciencias

Lo que distingue este primer paso de la prueba de PCR habitual es que cada muestra recibe un conjunto único de secuencias de ADN cortas, o códigos de barras, que se adhieren al ADN viral amplificador. En un segundo paso de amplificación, todas las muestras de una placa se agrupan en un pocillo, que recibe un segundo conjunto de códigos de barras de ADN únicos.

El contenido de varias placas se puede combinar una vez más, ya que las moléculas de ADN de cada muestra llevan una combinación única de dos conjuntos de códigos de barras. Esta estrategia de agrupación y códigos de barras hace que SARSeq sea altamente específico y escalable.

“Combinamos la sensibilidad de la PCR con el alto rendimiento de la tecnología de secuenciación de próxima generación, o NGS, la misma que se utiliza para secuenciar el genoma humano. La máquina NGS procesa las muestras agrupadas y nos dice qué muestras contenían material de SARS-CoV-2. Los códigos de barras nos permiten distinguir cada muestra positiva de las demás y rastrearla hasta un paciente ”, dice Ramesh Yelagandula, primer autor del estudio. Además, el método basado en NGS permite probar varios ARN en paralelo, incluidos los ARN que controlan la calidad de la muestra o los ARN de otros patógenos para el diagnóstico diferencial.

“La instalación de secuenciación de próxima generación y otros colegas del BioCenter de Viena fueron de gran ayuda para desarrollar y optimizar el método”, dice Alexander Stark. “Con nuestras máquinas, enzimas caseras y línea de análisis, esperamos que cada prueba cueste menos de cinco euros”.

El procedimiento de prueba puede ejecutarse en paralelo a los diagnósticos existentes, al tiempo que es independiente de los cuellos de botella en las cadenas de suministro. Por lo tanto, no compite con otros métodos de prueba para reactivos o equipo.

“Desarrollamos SARSeq para tratar de eludir las limitaciones de otras pruebas y procesar miles de muestras en paralelo. No solo es un método excelente para detectar el SARS-CoV-2, sino que también se puede aplicar a otros patógenos respiratorios como el el virus de la gripe, los rinovirus del resfriado común y potencialmente muchos otros “, dice Ulrich Elling.

Los principios detrás de SARSeq son simples y adaptables a cualquier patógeno respiratorio. A medida que la población mundial se dispara junto con nuestra proximidad a los animales, los métodos de diagnóstico de vanguardia como SARSeq serán cruciales para evitar que futuras enfermedades se propaguen como un incendio forestal.

Fuente:

Referencia de la revista:

Yelagandula, R., et al. (2021) Detección multiplexada de SARS-CoV-2 y otras infecciones respiratorias en alto rendimiento por SARSeq. Comunicaciones de la naturaleza. doi.org/10.1038/s41467-021-22664-5.

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