Proteínas que "brillan en la oscuridad" ayudan a diagnosticar enfermedades virales de forma más rápida y fácil

A pesar de los avances tecnológicos, la mayoría de las pruebas de diagnóstico para enfermedades virales que son altamente sensibles aún involucran técnicas complejas para preparar una muestra o interpretar los resultados, lo que dificulta administrar estas pruebas en entornos de punto de atención o en lugares con recursos limitados. Ahora, un equipo de investigadores ha ideado una técnica sensible que analiza los ácidos nucleicos virales en tan solo 20 minutos y se puede terminar en un solo paso utilizando proteínas que "brillan en la oscuridad".

La bioluminiscencia es un fenómeno científico causado por una reacción química que involucra a la proteína luciferasa que crea el efecto luminiscente que brilla en la oscuridad. La proteína luciferasa se ha utilizado en la creación de sensores que emiten luz observable cuando detectan su objetivo, lo que los hace perfectos para las pruebas en el punto de atención. No obstante, estos sensores carecen de los altos niveles de sensibilidad que se requieren de una prueba de diagnóstico clínico. Un método de edición de genes conocido como CRISPR se ha mostrado prometedor al proporcionar esta capacidad, aunque requiere varios pasos e instrumentos especializados adicionales para detectar señales bajas de una muestra compleja y ruidosa. Entonces, investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven (Eindhoven, Países Bajos) se plantearon el objetivo de usar proteínas relacionadas con CRISPR, pero combinarlas con una técnica de bioluminiscencia cuya señal podría detectarse solo con una cámara digital.

Imagen: Proteínas que brillan en azul o verde podrían hacer que el diagnóstico de enfermedades sea más rápido y más fácil (Fotografía cortesía de la Universidad Tecnológica de Eindhoven)

Para asegurarse de que hubiera suficientes muestras de ARN o ADN para el análisis, los científicos emplearon la amplificación de polimerasa de recombinasa (RPA), que es una técnica sencilla que funciona a una temperatura constante de alrededor de 100 F. Los investigadores idearon una nueva técnica, LUNAS (siglas en inglés para sensor de ácido nucleico luminiscente), que se compone de dos proteínas CRISPR/Cas9 específicas para diferentes partes vecinas de un genoma viral, cada una de las cuales tiene un fragmento distinto de luciferasa unido a ellas. Al detectar la presencia de un genoma viral específico que se está analizando, las dos proteínas CRISPR/Cas9 se unen a las secciones de ácido nucleico designadas y se acercan entre sí, lo que permite que la proteína luciferasa completa se forme y emita una luz azul en presencia de un sustrato químico.

Para tener en cuenta el agotamiento del sustrato, los investigadores utilizaron una reacción de control que irradiaba luz verde. La presencia de un resultado positivo se indicaba mediante un tubo que cambiaba de verde a azul. La técnica RPA-LUNAS detectó con éxito el ARN del SARS-CoV-2 en muestras clínicas obtenidas de hisopos nasales en solo 20 minutos, incluso en concentraciones tan bajas como 200 copias por microlitro. Los investigadores creen que la prueba LUNAS tiene un gran potencial para detectar de manera rápida y eficiente varios otros virus.

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Universidad Tecnológica de Eindhoven