Investigadores del Instituto IMDEA Nanociencia están desarrollando un sensor para identificar la presencia del coronavirus SARS-CoV-2 mediante diminutas partículas de oro con ADN. Estas tiñen de rojo una disolución, pero el color desaparece con la presencia del ARN viral.
En el marco de los proyectos financiados por el Instituto de Salud Carlos III para abordar la crisis debida a la pandemia de COVID-19, el Instituto IMDEA Nanociencia de la Comunidad de Madrid ha recibido una ayuda de 340.000 euros para desarrollar un nuevo test que permita detectar secuencias específicas del ARN del coronavirus, de forma sencilla y sin necesitar tantos recursos como otros métodos de diagnóstico.
Como sensor del patógeno, la técnica emplea nanopartículas de oro donde van ancladas cadenas de ADN, capaces de detectar la secuencia específica del gen RdRP presente en el virus SARS-CoV-2, así como el gen E común a todos los coronavirus.
El test incluye un vial con una disolución acuosa de color rojizo por la presencia de las diminutas partículas de oro. Cuando se incorpora el ARN del coronavirus, estas nanopartículas funcionalizadas con ADN se agregan y precipitan al fondo, produciendo una disminución clara del color de la disolución. Esto se puede apreciar a simple vista.
Según explica el investigador Álvaro Somoza, responsable del equipo: "Las cadenas de ADN de las nanopartículas están plegadas en forma de horquilla y tienen un grupo hidrofóbico (colesterol) en el extremo. En esta disposición la estructura es soluble en agua”.
“Pero en presencia del ARN vírico, el ADN de la nanopartícula se une a él, a la secuencia del virus –aclara a Sinc el experto–, la horquilla se abre y el colesterol se expone al medio, dando lugar a una estructura insoluble en agua y provocando la precipitación de las nanopartículas". Por este motivo la disolución se vuelve incolora.
Esquema del test colorimétrico basado en el uso de nanopartículas de oro con ADN. / IMDEA Nanociencia
De momento los investigadores no han utilizado muestras reales del coronavirus, si no modelos y secuencias análogas al ARN del patógeno, incluyendo una copia sintética del gen RdRP. Cuando los prototipos estén listos, científicos del ISCIII los probarán con secuencias procedentes de virus reales, primero atenuados y luego usando directamente muestras de pacientes infectados.
La idea es implementar la técnica en tres sistemas de amplificación o diagnóstico a la vez para ir reduciendo el uso de equipos, el personal altamente especializado y los reactivos que se requieran de la forma más rápida posible.
Por una parte se aplicará en la más sencilla reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa (RT-PCR), una variante de la PCR empleada en biología molecular para generar una gran cantidad de copias de material genético, un proceso conocido como amplificación.
De esta forma no hace falta usar la llamada qRT-PCR, el marcaje con compuestos fluorescentes que, aunque ofrece beneficios como la detección simultánea de muchos blancos en cada muestra, requiere una costosa optimización y el diseño de una sonda específica.
Por otro lado, el método también se implementará en la amplificación isotérmica, sin usar PCR y que solo necesita pequeñas unidades multiusos de laboratorio llamadas termobloques, y en la amplificación no enzimática, donde no se utilizan enzimas y la preparación de muestra es mínima.
Según sus promotores, la implantación de esta técnica será rápida y sencilla en los procedimientos actuales de diagnóstico, pudiéndose emplear en hospitales y centros de salud. El cambio de color en los viales lo puede observar cualquier profesional en pocas horas.
El centro de investigación ya está en disposición de preparar nanopartículas, oligonucleótidos como el ADN (con una secuencia idéntica a la del ARN del virus pero preparada en ADN porque la interacción es más fuerte y la respuesta mejor) y tiras de nitrocelulosa a una escala pequeña.
Para hacerlo en cantidades mayores, necesitarían más recursos y equipos, pero IMDEA Nanociencia podría producir unos 5.000 sensores a la semana mediante procesos escalables industrialmente.
Según su director e investigador principal de todo el proyecto, Rodolfo Miranda, “esperamos poder contribuir en la lucha contra esta pandemia, reorientando una parte importante de las capacidades multidisciplinares del instituto para lograr un test eficiente y simple de usar".
Los diversos test para identificar el nuevo coronavirus, sean rápidos o mediante PCR, se han convertido en una medida esencial para conocer el alcance de esta crisis sanitaria y luchar contra ella. Identificar a las personas portadoras, con o sin síntomas, permite aislarlas y evitar la expansión de la epidemia.
Los expertos consideran necesario evaluar a un gran porcentaje de la población y repetir estos estudios durante semanas, ya que el virus puede ser trasmitido entre personas desde varios días antes de que aparezcan los primeros síntomas (en el caso de que aparezcan) hasta más de tres semanas desde el momento del contagio.
La Fundación BBVA ha galardonado al informático japonés, de la Universidad Carnegie Mellon (EE UU), por crear los algoritmos que permiten a las máquinas comprender las imágenes y procesar los movimientos. Sus técnicas están presentes en los coches autónomos, los drones y todos los robots con capacidad de visión, como los que se usan en cirugía.
Investigadores de la Universidad de León han aplicado redes neuronales artificiales a imágenes captadas con drones para reconocer, con un 95 % de acierto, la huella que dejaron las explotaciones auríferas de los romanos en el noroeste peninsular. El sistema se puede aplicar para reducir los riesgos asociados a las minas abandonadas, que causan pérdidas humanas y económicas en todo el mundo.
