Para detectar zika y dengue sin necesidad de equipamentos

Tal como se describe en Science, la plataforma Sherlock evita el paso por los laboratorios al utilizar una enzima que detecta ácidos nucleicos víricos en fluidos corporales

Por Karina Toledo  |  Agência FAPESP – La detección precisa de los virus del dengue y del Zika directamente en muestras de pacientes, sin necesidad de preparaciones o equipamientos de laboratorio, se ha vuelto ahora posible merced a la unión de Sherlock y Hudson: esta vez Watson se ha quedado afuera.

Este nuevo sistema de diagnóstico rápido aparece descrito en la edición del pasado día 26 de abril de la revista Science por científicos de Estados Unidos y Brasil. Y el tema está estampado en la portada de dicha edición.

La plataforma de diagnóstico Sherlock (la abreviatura en inglés de Desbloqueo Enzimático Específico de Alta Sensibilidad), desarrollada en el Broad Institute, vinculado al Massachusetts Institute of Technology (MIT) y a la Harvard University, permite detectar ácidos nucleicos (ARN y ADN) en diversos tipos de muestras de forma bastante específica mediante una reacción enzimática que puede realizarse en un tubo de ensayo o en tiras de papel, aun estando lejos del laboratorio.

Para ello los científicos adaptaron una enzima llamada CRISPR-Cas13, capaz de reconocer ácidos nucleicos, añadiéndole moléculas reporteras que indican la presencia de una diana genética, un virus por ejemplo.

Hasta ahora, para procesar las muestras de pacientes en esa plataforma era necesario extraer y aislar los ácidos nucleicos allí presentes, lo cual requiere de infraestructura de laboratorio y de personal capacitado, cosa que dificulta su aplicación en campo.

Para facilitar y abaratar este proceso, el equipo coordinado por Pardis Sabeti en el Broad Institute creó el Hudson (la abreviatura en inglés de Calentamiento de Muestras Diagnósticas no Extraídas para Obliterar Nucleasas), un tratamiento químico y térmico que puede emplearse en las muestras con el objetivo de desactivar ciertas enzimas, las cuales, de no ser así, degradarían las dianas genéticas.

Este nuevo método le permitió a la enzima detectar su blanco directamente en fluidos corporales tales como la saliva, la orina o la sangre. Las muestras pueden entonces procesarse en Sherlock y los resultados finales, ya sean positivos o negativos, pueden visualizarse fácilmente en tiras de papel.

“Es esencial contar con herramientas rápidas y sensibles para diagnosticar, monitorear y caracterizar una infección. Este sistema está acercándonos aún más a un diagnóstico rápido y de fácil aplicación, que puede implementarse en cualquier lugar”, dijo Sabeti en un comunicado del Broad Institute.

La colaboración brasileña

La validación de este nuevo sistema se realizó con muestras de pacientes brasileños extraídas en el marco de un proyecto que contó con el apoyo de la FAPESP y con la coordinación de Maurício Lacerda Nogueira, docente de la Famerp, la Facultad de Medicina de São José do Rio Preto, en el estado de São Paulo.

“Hemos realizado estudios epidemiológicos con el virus del dengue durante los últimos 15 años y, más recientemente, también con el del Zika. Esto nos ha permitido reunir una colección de muestras muy grande y bien caracterizada”, declaró Lacerda Nogueira a Agência FAPESP.

Las muestras utilizadas en el estudio se extrajeron entre 2015 y 2016, una época de gran circulación tanto del virus del Zika como del virus del dengue en la zona de São José do Rio Preto. La plataforma Sherlock se mostró capaz de procesar dichas muestras y de mostrar los resultados en menos de dos horas.

“Seleccionamos una serie de muestras capaces de erigirse en un desafío para cualquier método nuevo. Los virus del dengue y del Zika son muy parecidos, y suelen presentar resultados cruzados en los test. Con esta plataforma Sherlock se logró diagnosticar con un 100% de acierto incluso las muestras mixtas, es decir, positivas para más de un virus”, comentó Lacerda Nogueira.

El investigador comenta que desde hace más de 10 años viene colaborado con científicos del MIT en la búsqueda de tecnologías de diagnóstico rápidas y baratas, que puedan emplearse en campo para monitorear epidemias en tiempo real.

“Una de las grandes ventajas de este tipo de tecnología consiste en la facilidad de adaptar el test para adecuarlo a las necesidades del momento. En caso de que surja una epidemia con un virus nuevo, es posible desarrollar rápidamente el kit con los reactivos y levarlo al lugar. Pero aún nos faltan algunos años para arribar a la aplicación comercial de este tipo de métodos”, dijo Lacerda Nogueira.

En el artículo, el grupo de Sabeti demostró que es posible desarrollar rápidamente ensayos adaptados para discriminar –empleando la plataforma Sherlock– los cuatro serotipos del virus del dengue y los distintos linajes del virus del Zika que circularon en Brasil entre 2015 y 2016.

Asimismo, los científicos desarrollaron ensayos capaces de detectar en los patógenos variantes genéticas (polimorfismos) con relevancia clínica. En el caso del virus del Zika, la plataforma logró discriminar las muestras de pacientes que contenían una mutación en una proteína viral llamada prM, la cual según una investigación publicada en Science en 2017, podría contribuir en el desarrollo de la microcefalia fetal.

En tanto, en el caso del VIH, el virus causante del sida, Sherlock se mostró capaz de detectar variantes genéticas asociadas a la resistencia a los medicamentos antirretrovirales.

La evolución de la PCR

Tal como lo pusieron de relieve los autores, los métodos existentes para detectar el material genético de virus en muestras, como en el caso de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR, en inglés) en tiempo real, son bastante sensibles y rápidamente adaptables. Así y todo, requieren del empleo de aparatos caros y de una extensa preparación de las muestras en laboratorio.

En tanto, los test capaces de detectar antígenos virales no necesitan tanta infraestructura, pero tienen una menor sensibilidad y menor especificidad en la detección de patógenos.

“Un método diagnóstico ideal combinaría la sensibilidad, la especificidad y la flexibilidad de las técnicas moleculares con la rapidez y la facilidad de uso de las técnicas basadas en antígenos. Dicha tecnología podría desarrollarse rápidamente y podría aplicársela ante un brote viral emergente. Y sería útil tanto para el control epidemiológico como para su utilización en la rutina clínica”, dijeron los autores en el artículo.

Para Lacerda Nogueira, las técnicas que contemplan el empleo de enzimas de la familia CRISPR para la detección de ácidos nucleicos pueden representar la evolución de los test de tipo PCR.

Otras dos investigaciones sobre este tema salieron publicadas en la edición de Science del día 26 de abril, una de ellas referente a la detección del virus del papiloma humano (VPH) en muestras de pacientes. 

Puede leerse el artículo intitulado Field-deployable viral diagnostics using CRISPR-Cas13 (doi: 10.1126/science.aas8836), de Cameron Myhrvold, Mauricio L. Nogueira y otros, en el siguiente enlace: science.sciencemag.org/content/360/6387/444.