Balizas moleculares: La clave para detectar el SARS-CoV-2 más rápido y barato

Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) proponen un método de detección del coronavirus SARS-CoV-2 alternativo a la yécnica de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), más rápido, menos costoso y a gran escala, basado en balizas moleculares.

La técnica emplea ‘sensores’ de ADN que emiten fluorescencia en presencia de ARN, otro tipo de material genético. En este caso, el objetivo es detectar la presencia del ARN del nuevo coronavirus en la muestra de una manera directa y sin necesidad de los costosos pasos intermedios de amplificación de ácidos nucleicos que requieren las PCR.

El proyecto es de momento una prueba de concepto, pero se esperan obtener resultados preliminares de la sensibilidad y la especificidad de la técnica en dos meses. Según los investigadores, podría reducir los costes de procesamiento por muestra entre un 50-70 %.

Este es uno de los cinco proyectos sobre diagnóstico aprobados por el Instituto de Salud Carlos III (ISCIII), dependiente del Ministerio de Ciencia e Innovación, en toda España. Está financiado por el Fondo Covid-19 del ISCIII con 150.000 euros.

Las limitaciones de las PCR

En la actualidad, la PCR es el método de referencia que se emplea para el diagnóstico de COVID-19. Pese a que esta técnica permite detectar casos positivos en presencia de cargas virales muy pequeñas, existen dos cuellos de botella que limitan los tiempos de detección y su aplicabilidad a gran escala.

El primero consiste en la purificación del ARN viral a partir de muestras humanas y el segundo tiene que ver con la técnica de amplificación de los ácidos nucleicos, la cual requiere la conversión de la molécula de ARN viral en una molécula de ADN complementario para proceder con la técnica de PCR propiamente dicha.

Cada uno de estos pasos requiere unos tiempos de incubación determinados, que hacen que el proceso total se alargue en torno a las 2-4 horas. A esto hay que sumarle el elevado precio de los reactivos que se emplean en las distintas etapas de la reacción.

Los coordinadores del nuevo proyecto, los investigadores del CSIC Mario Fernández Fraga y Juan Ramón Tejedor Vaquero, del Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología (CINN - CSIC) y Agustín Fernández Fernández, del Instituto de Investigación Sanitaria del Principado de Asturias (ISPA).

Según explican , “el principio de esta técnica de detección está basado en el empleo de balizas moleculares (también conocidas como molecular beacons). Estos ‘sensores’ están compuestos de una región emisora de fluorescencia integrada en una molécula de ADN. En condiciones normales esta señal está apagada. Sin embargo, estas balizas son capaces de activarse y emitir fluorescencia en presencia del ácido nucleico diana, lo cual permitiría detectar el ARN del virus en la muestra”.

Dos nuevos métodos

Se trata de un procedimiento basado en una técnica utilizada en varias aplicaciones, incluyendo una modalidad de las propia PCR. En concreto, el equipo está poniendo a punto dos metodologías en paralelo basadas en este principio.

“La primera está enfocada a una captura dirigida del ARN viral mediante el empleo de nanopartículas, lo cual permitiría aumentar la eficiencia y reducir los tiempos que se emplean en el proceso de extracción de ARN de muestras humanas”, explica Fernández Fraga.

“La segunda metodología está relacionada con la detección directa del ARN viral propiamente dicho. En ella se emplean estas balizas moleculares acopladas a un sistema de amplificación de la señal de fluorescencia que funcionaría de manera independiente al uso de polimerasas y toda la batería de reactivos asociados”, añade Tejedor Vaquero.

Según augura Fernández Fraga, “si todo esto funciona, esta tecnología tendría una alta capacidad de escalabilidad y una gran flexibilidad”. De esta forma, se podría adaptar a diferentes instrumentos de detección, ya sean los equipos de PCR cuantitativa o cualquier dispositivo dotado con un lector de señal de fluorescencia, con lo que se aumentaría considerablemente el número de muestras procesadas por día.

“Además, al no depender los costes asociados a los reactivos necesarios para la amplificación de ácidos nucleicos, esta técnica podría reducir los costes de procesamiento por muestra, entre un 50-70 % de manera aproximada. De resultar satisfactoria, esta técnica de diagnóstico facilitaría el cribado a gran escala de los pacientes con síntomas de Covid-19 de manera rápida, precisa y a bajo coste”, indica Fernández Fernández.

En el proyecto colaboran el Instituto de Investigación Sanitaria del Principado de Asturias (ISPA), el Instituto Universitario de Oncología del Principado de Asturias (IUOPA) y el Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER).