Una nueva prueba de diagnóstico puede detectar el virus COVID-19 incluso cuando muta



Un equipo de científicos dirigido por la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur) ha desarrollado una prueba de diagnóstico que puede detectar el virus que causa COVID-19 incluso después de que haya pasado por mutaciones.

Llamada prueba VaNGuard (Variant Nucleotide Guard), utiliza una herramienta de edición de genes conocida como CRISPR, que se utiliza ampliamente en la investigación científica para alterar las secuencias de ADN y modificar la función de los genes en células humanas en condiciones de laboratorio y, más recientemente, en aplicaciones de diagnóstico.

Dado que los virus tienen la capacidad de evolucionar con el tiempo, una prueba de diagnóstico sólida contra posibles mutaciones es una herramienta crucial para rastrear y combatir la pandemia. A lo largo de su curso hasta ahora, han surgido miles de variantes del SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19, incluidas algunas que se han propagado ampliamente en el Reino Unido, Sudáfrica y Brasil.

Sin embargo, las variaciones de la secuencia genética en nuevas cepas pueden impedir la capacidad de algunas pruebas de diagnóstico para detectar el virus, dijo el profesor asociado de NTU Tan Meng How, quien dirigió el estudio.

Además de su capacidad para detectar el SARS-CoV-2 incluso cuando muta, la prueba VaNGuard se puede utilizar en muestras crudas de pacientes en un entorno clínico sin necesidad de purificación de ARN y produce resultados en 30 minutos. Este es un tercio del tiempo requerido para la prueba de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) estándar de oro, que requiere la purificación de ARN en un laboratorio.

El equipo de científicos dirigido por NTU espera que la prueba VaNGuard se pueda implementar en entornos donde es primordial confirmar rápidamente el estado de COVID-19 de las personas.

Los virus son muy inteligentes. Pueden mutar, editar o barajar su material genético, lo que significa que las pruebas de diagnóstico pueden no detectarlos. Por lo tanto, dedicamos un esfuerzo considerable a desarrollar una prueba sólida y sensible que pueda detectar los virus incluso cuando cambian sus secuencias genéticas. Además, las pruebas frecuentes son esenciales para ayudar a interrumpir la transmisión de virus dentro de las poblaciones, por lo que hemos desarrollado nuestras pruebas para que sean rápidas y asequibles, haciéndolas implementables en entornos de escasos recursos.. “

Tan Meng How, profesor asociado, Escuela de Ingeniería Química y Biomédica, Universidad Tecnológica de Nanyang

Los hallazgos fueron publicados en una revista científica. Comunicaciones de la naturaleza el 19 de marzo.

El equipo de investigación ha presentado una patente para la prueba VaNGuard.

En el futuro, planean realizar más experimentos para refinar aún más su kit de diagnóstico, obtener la aprobación regulatoria de las autoridades pertinentes y comercializar su prueba en asociación con compañías de diagnóstico.

Usando un par de “tijeras moleculares” para detectar virus

La prueba VaNGuard se basa en una mezcla de reacción que contiene enAsCas12a, una variante de la enzima Cas12a que actúa como un par de “tijeras moleculares”.

La enzima enAsCas12a está “programada” para apuntar a segmentos específicos del material genético del SARS-CoV-2 y eliminarlos del resto de su genoma viral. Cortar segmentos con éxito es la forma en que la enzima ‘detecta’ la presencia del virus. La programación se realiza mediante dos moléculas diferentes conocidas como ARN guía, que están diseñadas para reconocer sitios específicos en el genoma del SARS-CoV-2.

Los científicos decidieron utilizar dos ARN guía que reconocen secuencias que son extremadamente similares entre variantes de SARS-CoV-2 y que también son exclusivas del virus. Se predice computacionalmente que cada ARN guía reconocerá más del 99,5 por ciento de los miles de aislados de SARS-CoV-2 que hasta ahora se han secuenciado en todo el mundo.

Assoc Prof Tan explicó: “La combinación de dos o más ARN guía con la enzima enAsCas12a asegura que si uno de los ARN guía no puede guiarlo al segmento correcto del virus debido a una mutación, el otro ARN guía todavía puede ‘rescatar’ este discordancia.”

Hasta ahora, la plataforma de diagnóstico made-in-NTU puede reconocer hasta dos mutaciones dentro de los sitios objetivo en el genoma del SARS-CoV-2.

Cuando se detecta el virus SARS-CoV-2 o una de sus variantes en una muestra, la variante de la enzima Cas12 diseñada enAsCas12a se hiperactiva y comienza a cortar otro material genético detectable en la muestra también, incluida una molécula etiquetada con un tinte fluorescente. que se agrega a la mezcla de reacción.

Cuando se corta la molécula, comienza a brillar. Este resplandor es captado por un lector de microplacas, un instrumento de laboratorio que puede detectar y cuantificar los fotones de luz emitidos por la molécula.

Assoc Prof Tan, quien también es del Genome Institute de Singapur en la Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación, Singapur (A * STAR), explicó: “Si el virus está presente, la molécula brillará. Si no, significa que el virus no está presente para causar la hiperactivación de las tijeras moleculares “.

Haciendo que la prueba VaNGuard sea fácil de usar

Para que la prueba sea más fácil de usar una vez que haya sido aprobada para su implementación, los científicos integraron la prueba en una tira de papel especialmente tratada que se parece a una prueba de embarazo.

La tira de papel se sumerge en un tubo que contiene la muestra nasofaríngea cruda y la mezcla de reacción. En presencia de un virus SARS-CoV-2 o su variante, aparecerán dos bandas fuertes en la tira de papel. En ausencia del virus, solo aparecerá una banda.

Los científicos validaron la capacidad de la prueba VaNGuard para detectar variantes del SARS-CoV-2 sintetizando una muestra de ARN que tiene la misma secuencia mutada que una variante conocida del SARS-CoV-2.

Agregaron diferentes cantidades de la muestra sintetizada a su prueba y observaron dos bandas fuertes cuando la tira de papel se sumergió en cada mezcla de reacción. Esto indica que la prueba VaNGuard es robusta frente a secuencias virales mutadas. Los científicos también desarrollaron una aplicación de teléfono móvil para facilitar la interpretación de las tiras de papel.

La prueba VaNGuard fue desarrollada por científicos de la Escuela de Ingeniería Química y Biomédica, la Escuela de Ciencias Biológicas y la Escuela de Ingeniería y Ciencias de la Computación de la NTU; Sistema de Salud Universitario Nacional; y A * STAR.

Fuente:

Referencia de la revista:

Ooi, KH, et al. (2021) Una variante de CRISPR-Cas12a diseñada y guías híbridas de ADN-ARN permiten realizar pruebas de COVID-19 rápidas y sólidas. Comunicaciones de la naturaleza. doi.org/10.1038/s41467-021-21996-6.

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