Dispositivo rápido y económico captura e identifica virus

Actualmente, los virólogos estiman que en los animales se encuentran 1,67 millones de virus desconocidos, algunos de los cuales pueden ser transmitidos a los humanos. Los virus conocidos, como el H5N1, el Zika y el Ébola, han causado enfermedades y muertes generalizadas. La detección precoz podría detener la propagación del virus permitiendo el despliegue rápido de contramedidas.

En la vigilancia de virus, las muestras recolectadas se someten a una serie de pasos que requieren mucho tiempo, como la ultracentrifugación y el cultivo celular, para enriquecer las partículas de virus o amplificar los títulos de virus. Además, muchos virus no son fáciles de cultivar, y el sesgo a menudo se introduce durante la amplificación, lo que conduce a artefactos en la secuencia de datos.


Un equipo de científicos dirigido por el equipo de la Universidad Estatal de Pensilvania (University Park, PA, EUA) desarrolló una plataforma microfluídica portátil que contiene matrices de nanotubos de carbono con porosidad de filtración diferencial para el rápido enriquecimiento y la identificación óptica de virus. Las diferentes cepas emergentes (o virus desconocidos) se pueden enriquecer e identificar en tiempo real a través de un componente de captura de antivirus junto con la espectroscopía Raman de superficie mejorada. Más importante aún, después de la captura y detección viral en un chip, los virus permanecen viables y se purifican en un microdispositivo que permite caracterizaciones posteriores en profundidad por varios métodos convencionales.

El equipo validó esta plataforma, utilizando diferentes subtipos de virus de influenza aviar A y muestras humanas con infecciones respiratorias. Esta tecnología enriqueció con éxito el rinovirus, el virus de la influenza y los virus de la parainfluenza, y mantuvo las proporciones virales estequiométricas cuando las muestras contenían más de un tipo de virus, emulando así la coinfección. La captura y detección viral tardó solo unos minutos con una mejora de enriquecimiento de 70 veces; la detección se podría lograr con tan solo 102 EID50/mL (dosis infecciosa del huevo al 50% por microlitro), con una especificidad de virus del 90%.

Después del enriquecimiento usando el dispositivo, llamado VIRRION, los científicos demostraron mediante secuenciación que la abundancia de lecturas específicas de virus aumentó significativamente de 4,1% a 31,8% para la parainfluenza y de 0,08% a 0,44% para el virus de la influenza. Este método de enriquecimiento junto con la identificación del virus Raman constituye un sistema innovador que se podría usar para rastrear y monitorizar rápidamente los brotes virales en tiempo real.

Mauricio Terrones, PhD, profesor y autor principal del estudio, dijo: “Hemos desarrollado un dispositivo portátil rápido y económico que puede capturar virus en función del tamaño. Nuestro dispositivo utiliza matrices de nanotubos diseñados para ser comparables en tamaño a una amplia gama de virus. Luego usamos la espectroscopía Raman para identificar los virus en función de su vibración individual”. El estudio fue publicado el 27 de diciembre de 2019 en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

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Universidad Estatal de Pensilvania