Ensayan la amplificación controlada por pulsos para el diagnóstico de enfermedades infecciosas

El diagnóstico molecular se ha vuelto esencial en la identificación de muchas enfermedades infecciosas y desatendidas y la detección de ácidos nucleicos a menudo sirve como la técnica estándar de oro para la mayoría de los agentes infecciosos.

Sin embargo, las técnicas establecidas como la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) son técnicas de laboratorio que requieren mucho tiempo, mientras que las pruebas rápidas como las pruebas inmunocromatográficas de flujo lateral a menudo carecen de la sensibilidad y/o especificidad necesarias.

Un equipo de microbiólogos médicos, dirigido por científicos del Instituto Bundeswehr de Microbiología (Múnich, Alemania), desarrolló un método alternativo asequible y altamente móvil para la identificación rápida de agentes infecciosos mediante amplificación controlada por pulso (PCA). La PCA es una tecnología de amplificación de ácidos nucleicos de próxima generación que utiliza pulsos de energía rápidos para calentar microcicladores (elementos de calentamiento de metal a microescala incrustados directamente en la reacción de amplificación) durante unos pocos microsegundos, calentando así solo una pequeña fracción del volumen de reacción. Los microcicladores calentados se enfrían casi instantáneamente, lo que da como resultado ciclos de calentamiento y enfriamiento ultrarrápidos durante los cuales se realiza la amplificación clásica de una secuencia objetivo. Esto reduce el tiempo total de amplificación en un factor de hasta 10, lo que permite un flujo de trabajo de muestra a resultado en solo 15 minutos, mientras se ejecuta en un dispositivo prototipo pequeño y portátil.

El equipo utilizó el prototipo Pharos Micro (GNA Biosolutions, Martinsried, Alemania), que consta de una carcasa y una tapa impresas en 3D con un tamaño de 100 mm × 175 mm × 110 mm (W × D × H ) y pesa 900 gramos. El instrumento está equipado con diodos emisores de luz y filtros para la detección de fluorescencia en tiempo real y módulos de control electrónico. Dos bloques calefactores convencionales se establecen a una temperatura constante en la parte inferior y superior del chip para mantener el volumen de reacción a una temperatura constante de 65 ° C para el anillado y la elongación. El prototipo de Pharos Micro funciona con batería para uso en el campo (con un banco de energía disponible comercialmente) o se puede conectar a una fuente de alimentación (230 V) en el laboratorio estacionario.

En este estudio de prueba de principio, los científicos diseñaron un ensayo de PCA para la detección de Yersinia pestis para demostrar la eficacia de esta tecnología. Los límites de detección observados fueron 434 copias por reacción (ADN purificado) y 35 células por reacción (muestra cruda), respectivamente, de Y. pestis. El equipo utilizó el ensayo de flujo lateral miPROTECT Plague (Miprolab, Göttingen, Alemania), como método de referencia estándar para la detección de Y. pestis en cultivo líquido en condiciones de campo. Se realizaron pruebas y los resultados se obtuvieron después de 20 minutos.

Los autores concluyeron que habían demostrado un nuevo método ultrarrápido para la amplificación y detección de ácidos nucleicos a través de la Amplificación Controlada por Pulsos (PCA). La PCA combina la velocidad de los LFA o de los métodos isotérmicos, con la simplicidad del diseño de ensayo de la PCR, en un novedoso sistema portátil que funciona con baterías. El trabajo demostró con éxito aplicaciones de ejemplo para PCA en la detección de Y. pestis, en condiciones de laboratorio, de punto de atención y de campo. Expande el uso de pruebas moleculares a entornos de laboratorio extralaboratorio o no tradicionales, así como a entornos cercanos al paciente, y tiene el potencial de convertirse en una tecnología poderosa en la detección de ácidos nucleicos para aplicaciones de primera línea y de campo. El estudio fue publicado el 29 de enero de 2021 en la revista PLOS Neglected Tropical Diseases.

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Instituto Bundeswehr de Microbiología
GNA Biosolutions
Miprolab