Sistema de microarrays basados en CRISPR permite pruebas masivas para patógenos virales
|
Por el equipo editorial de LabMedica en español Actualizado el 11 May 2020 |

Imagen: Fotografía del chip de micropozos CARMEN (Fotografía cortesía de Michael James Butts)
Un novedoso sistema de diagnóstico microfluídico basado en ácidos nucleicos es capaz de detectar un virus específico de un catálogo de más de 160 patógenos humanos, incluido el coronavirus COVID-19, simultáneamente en más de mil muestras.
Para permitir la vigilancia de rutina y las aplicaciones de diagnóstico integrales, existe la necesidad de tecnologías de detección que se puedan ampliar para analizar muchas muestras y, al mismo tiempo, detectar múltiples patógenos individuales. Para lograr esto, los investigadores del Instituto Broad del MIT y Harvard (Cambridge, MA, EUA) desarrollaron una plataforma de diagnóstico llamada CARMEN (sigla en inglés para Reacciones Arregladas Combinadas para la Evaluación Multiplexada de Ácidos Nucleicos). El sistema CARMEN depende de gotas de nanolitros que contienen reactivos de detección de ácido nucleico basados en CRISPR/Cas 13.
Los CRISPR (repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente y separadas entre sí) son segmentos de ADN procariótico que contienen repeticiones cortas de secuencias de bases. Cada repetición es seguida por segmentos cortos de “ADN espaciador” de exposiciones previas a un virus o plásmido bacteriano.
Los esfuerzos computacionales recientes para identificar nuevos sistemas CRISPR descubrieron un nuevo tipo de enzima dirigida al ARN, Cas13. La diversa familia Cas13 contiene al menos cuatro subtipos conocidos, incluidos Cas13a (anteriormente C2c2), Cas13b, Cas13c y Cas13d. Se demostró que Cas13a se une y escinde el ARN, protegiendo a las bacterias de los fagos de ARN y sirviendo como una plataforma poderosa para la manipulación de ARN. Se sugirió que Cas13a podría funcionar como parte de un sistema CRISPR/Cas versátil, dirigido por el ARN contra el ARN y que tiene un gran potencial para aplicaciones precisas, robustas y escalables de orientación por el ARN contra el ARN.
La plataforma CARMEN consta de un chip de goma, un poco más grande que un teléfono inteligente, que contiene decenas de miles de micropozos diseñados para contener un par de gotitas del tamaño de nanolitros. Una gota contiene material genético viral de una muestra y la otra contiene reactivos de detección de virus.
La detección de ácidos nucleicos virales se realiza mediante una modificación del protocolo SHERLOCK. Este es un método para la detección de moléculas individuales de objetivos de ácido nucleico y significa desbloqueo específico del reportero enzimático de alta sensibilidad. Funciona amplificando secuencias genéticas y programando una molécula CRISPR para detectar la presencia de una firma genética específica en una muestra, que también se puede cuantificar. Cuando encuentra esas firmas, la enzima CRISPR se activa y libera una señal robusta. Esta señal se puede adaptar para trabajar en una simple prueba de tira de papel, en equipos de laboratorio o para proporcionar una lectura electroquímica que se pueda leer con un teléfono móvil.
En la plataforma CARMEN, las gotas de nanolitros que contienen reactivos de detección de ácido nucleico basados en CRISPR se autoorganizan en la matriz de micropozos para emparejarse con las gotas de muestras amplificadas, analizando cada muestra contra cada ARN CRISPR (ARNcr) en replicado. La combinación de detección CARMEN y Cas13 (CARMEN-Cas13) permitió realizar pruebas robustas de más de 4.500 pares de ARNc-objetivo en una sola matriz. El protocolo completo, desde la extracción de ARN hasta los resultados, requirió menos de ocho horas.
Empleando el método CARMEN-Cas13, los investigadores desarrollaron un ensayo multiplexado que simultáneamente diferenciaba 169 virus asociados con humanos con más de 10 secuencias genómicas publicadas e incorporaba rápidamente un ARNcr adicional para detectar el agente causante del coronavirus pandémico COVID-19. CARMEN-Cas13 permitió además el subtipo integral de cepas de influenza A y la identificación multiplexada de docenas de mutaciones de resistencia a los medicamentos contra el VIH.
“Este enfoque miniaturizado para el diagnóstico es eficiente en recursos y fácil de implementar”, dijo el coautor principal, el Dr. Paul Blainey, profesor asociado de ingeniería biológica en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. “Las nuevas herramientas requieren creatividad e innovación, y con estos avances en química y microfluídica, estamos entusiasmados con el potencial de CARMEN a medida que la comunidad trabaja para vencer a la COVID-19 y las futuras amenazas de enfermedades infecciosas”.
El método CARMEN-Cas13 se describió en la edición en línea del 29 de abril de 2020 de la revista Nature.
Enlace relacionado:
Instituto Broad del MIT y Harvard
Para permitir la vigilancia de rutina y las aplicaciones de diagnóstico integrales, existe la necesidad de tecnologías de detección que se puedan ampliar para analizar muchas muestras y, al mismo tiempo, detectar múltiples patógenos individuales. Para lograr esto, los investigadores del Instituto Broad del MIT y Harvard (Cambridge, MA, EUA) desarrollaron una plataforma de diagnóstico llamada CARMEN (sigla en inglés para Reacciones Arregladas Combinadas para la Evaluación Multiplexada de Ácidos Nucleicos). El sistema CARMEN depende de gotas de nanolitros que contienen reactivos de detección de ácido nucleico basados en CRISPR/Cas 13.
Los CRISPR (repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente y separadas entre sí) son segmentos de ADN procariótico que contienen repeticiones cortas de secuencias de bases. Cada repetición es seguida por segmentos cortos de “ADN espaciador” de exposiciones previas a un virus o plásmido bacteriano.
Los esfuerzos computacionales recientes para identificar nuevos sistemas CRISPR descubrieron un nuevo tipo de enzima dirigida al ARN, Cas13. La diversa familia Cas13 contiene al menos cuatro subtipos conocidos, incluidos Cas13a (anteriormente C2c2), Cas13b, Cas13c y Cas13d. Se demostró que Cas13a se une y escinde el ARN, protegiendo a las bacterias de los fagos de ARN y sirviendo como una plataforma poderosa para la manipulación de ARN. Se sugirió que Cas13a podría funcionar como parte de un sistema CRISPR/Cas versátil, dirigido por el ARN contra el ARN y que tiene un gran potencial para aplicaciones precisas, robustas y escalables de orientación por el ARN contra el ARN.
La plataforma CARMEN consta de un chip de goma, un poco más grande que un teléfono inteligente, que contiene decenas de miles de micropozos diseñados para contener un par de gotitas del tamaño de nanolitros. Una gota contiene material genético viral de una muestra y la otra contiene reactivos de detección de virus.
La detección de ácidos nucleicos virales se realiza mediante una modificación del protocolo SHERLOCK. Este es un método para la detección de moléculas individuales de objetivos de ácido nucleico y significa desbloqueo específico del reportero enzimático de alta sensibilidad. Funciona amplificando secuencias genéticas y programando una molécula CRISPR para detectar la presencia de una firma genética específica en una muestra, que también se puede cuantificar. Cuando encuentra esas firmas, la enzima CRISPR se activa y libera una señal robusta. Esta señal se puede adaptar para trabajar en una simple prueba de tira de papel, en equipos de laboratorio o para proporcionar una lectura electroquímica que se pueda leer con un teléfono móvil.
En la plataforma CARMEN, las gotas de nanolitros que contienen reactivos de detección de ácido nucleico basados en CRISPR se autoorganizan en la matriz de micropozos para emparejarse con las gotas de muestras amplificadas, analizando cada muestra contra cada ARN CRISPR (ARNcr) en replicado. La combinación de detección CARMEN y Cas13 (CARMEN-Cas13) permitió realizar pruebas robustas de más de 4.500 pares de ARNc-objetivo en una sola matriz. El protocolo completo, desde la extracción de ARN hasta los resultados, requirió menos de ocho horas.
Empleando el método CARMEN-Cas13, los investigadores desarrollaron un ensayo multiplexado que simultáneamente diferenciaba 169 virus asociados con humanos con más de 10 secuencias genómicas publicadas e incorporaba rápidamente un ARNcr adicional para detectar el agente causante del coronavirus pandémico COVID-19. CARMEN-Cas13 permitió además el subtipo integral de cepas de influenza A y la identificación multiplexada de docenas de mutaciones de resistencia a los medicamentos contra el VIH.
“Este enfoque miniaturizado para el diagnóstico es eficiente en recursos y fácil de implementar”, dijo el coautor principal, el Dr. Paul Blainey, profesor asociado de ingeniería biológica en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. “Las nuevas herramientas requieren creatividad e innovación, y con estos avances en química y microfluídica, estamos entusiasmados con el potencial de CARMEN a medida que la comunidad trabaja para vencer a la COVID-19 y las futuras amenazas de enfermedades infecciosas”.
El método CARMEN-Cas13 se describió en la edición en línea del 29 de abril de 2020 de la revista Nature.
Enlace relacionado:
Instituto Broad del MIT y Harvard
Últimas Microbiología noticias
- Prueba de diagnóstico rápido es estándar de oro para detección de sepsis
- Prueba rápida de tuberculosis POC proporciona resultados en 15 minutos
- Ensayo rápido identifica patógenos de infecciones sanguíneas directamente en muestras de pacientes
- Firmas moleculares basadas en sangre para permitir un diagnóstico rápido de TBEP
- Análisis sanguíneo rápido diagnostica infecciones infantiles potencialmente mortales
- Paneles entéricos de alto rendimiento detectan múltiples infecciones bacterianas gastrointestinales
- Prueba rápida no invasiva utiliza huella de azúcar para detectar infecciones por hongos
- Dispositivo de diagnóstico rápido de sepsis para atención crítica personalizada a pacientes de UCI
- Plataforma microfluídica evalúa función de neutrófilos en pacientes con sepsis
- Nuevo método diagnóstico confirma sepsis de forma más temprana
- Nuevos marcadores podrían predecir riesgo de infección grave por clamidia
- Espectroscopia portátil detecta de forma rápida y no invasiva bacterias en fluido vaginal
- Prueba de saliva basada en CRISPR detecta tuberculosis en esputo
- Análisis de orina diagnostica infección pulmonar común en personas inmunodeprimidas
- Prueba salival detecta riesgos microbianos relacionados con implantes
- Nueva plataforma aprovecha IA y computación cuántica para predecir resistencia a antimicrobianos de Salmonella
Canales
Química Clínica
ver canal
Sonda de imágenes químicas podría rastrear y tratar cáncer de próstata
El cáncer de próstata sigue siendo una de las principales causas de enfermedad y muerte en hombres, y muchos pacientes desarrollan resistencia a las terapias hormonales bloqueantes convencionales.... Más
Discrepancia entre dos pruebas comunes de función renal indica problemas de salud graves
La creatinina ha sido durante mucho tiempo el método estándar para medir la filtración renal, mientras que la cistatina C, una proteína producida por todas las células humanas, se ha recomendado como marcador... MásDiagnóstico Molecular
ver canal
Sencilla prueba de orina revolucionará diagnóstico y tratamiento del cáncer de vejiga
El cáncer de vejiga es uno de los cánceres urológicos más comunes y mortales, y se caracteriza por una alta tasa de recurrencia. El diagnóstico y el seguimiento aún... Más
Análisis snaguíneo para detección más temprana y sencilla de fibrosis hepática
El daño hepático persistente causado por el abuso de alcohol o infecciones virales puede desencadenar fibrosis hepática, una afección en la que el tejido sano se reemplaza gradualmente... MásHematología
ver canal
Análisis sanguíneo de actividad plaquetaria en mediana edad podría identificar riesgo temprano de Alzheimer
La detección temprana de la enfermedad de Alzheimer sigue siendo una de las mayores necesidades insatisfechas en neurología, sobre todo porque los cambios biológicos que subyacen al... Más
Medición de microvesículas podría detectar lesiones vasculares en pacientes con anemia falciforme
Evaluar la gravedad de la enfermedad de células falciformes (ECF) sigue siendo un reto, sobre todo al intentar predecir la hemólisis, el daño vascular y el riesgo de complicaciones... MásInmunología
ver canal
Nueva prueba distingue falsos positivos inducidos por vacuna de infección activa por VIH
Desde que se identificó el VIH en 1983, más de 91 millones de personas han contraído el virus y más de 44 millones han fallecido por causas relacionadas. Hoy en día, casi 40 millones de personas en todo... Más
Prueba de firma genética predice respuesta a tratamientos clave para cáncer de mama
Los inhibidores de DK4/6, combinados con terapia hormonal, se han convertido en un tratamiento fundamental para el cáncer de mama avanzado HR+/HER2–, ya que ralentizan el crecimiento tumoral... MásPatología
ver canal
Problemas de salud comunes pueden influir en nuevos análisis sanguíneos para enfermedad de Alzheimer
Las pruebas de sangre para la enfermedad de Alzheimer están transformando el diagnóstico al ofrecer una alternativa más sencilla a las punciones lumbares y las imágenes cerebrales.... Más
Fórmula de análisis sanguíneo identifica pacientes con enfermedad hepática crónica con mayor riesgo de cáncer
La enfermedad hepática crónica afecta a millones de personas en todo el mundo y puede progresar silenciosamente a carcinoma hepatocelular (CHC), uno de los cánceres más mortales... MásTecnología
ver canal
Modelo de inteligencia artificial podría acelerar diagnóstico de enfermedades raras
Identificar qué variantes genéticas causan enfermedades sigue siendo uno de los mayores desafíos de la medicina genómica. Cada persona porta decenas de miles de cambios en el... Más
Sensor de saliva con IA permite detección precoz del cáncer de cabeza y cuello
La detección precoz del cáncer de cabeza y cuello sigue siendo difícil porque la enfermedad produce pocos o ningún síntoma en sus primeras etapas, y las lesiones a menudo... MásIndustria
ver canal
Abbott adquiere Exact Sciences, empresa de detección de cáncer
Abbott (Abbott Park, IL, EUA) ha firmado un acuerdo definitivo para adquirir Exact Sciences (Madison, WI, EUA), lo que le permitirá entrar y liderar en segmentos de diagnóstico de cáncer... Más








