Nuevo sistema de diagnóstico de laboratorio en un chip iguala la precisión de las pruebas de PCR

Si bien las pruebas de PCR son el estándar de oro en cuanto a precisión para las pruebas de virología, tienen limitaciones como la complejidad, la necesidad de operadores de laboratorio capacitados y tiempos de resultados más prolongados. También requieren reacciones químicas complejas que son cruciales para amplificar el ADN o ARN viral, un proceso que implica generar múltiples copias del material genético que también puede crear y amplificar errores. Además, las pruebas de PCR pueden detectar únicamente ácidos nucleicos, el material que comprende el ADN y el ARN, pero para determinadas enfermedades puede resultar de gran utilidad detectar otros biomarcadores como las proteínas. Ahora, un innovador sistema de diagnóstico ofrece la capacidad de identificar con precisión el SARS-CoV-2 y el virus Zika con una precisión que iguala o supera a la de las pruebas de PCR, pero reduce significativamente el tiempo y la complejidad involucrados en el diagnóstico.

El nuevo sistema desarrollado en UC Santa Cruz (Santa Cruz, CA, EUA) en colaboración con el Instituto de Investigación Biomédica de Texas (San Antonio, TX, EUA) combina optofluídica y tecnología de nanoporos para crear un sistema de diagnóstico de laboratorio en un chip. La optofluídica se refiere al control de pequeñas cantidades de fluidos mediante haces de luz, con un nanoporo para contar ácidos nucleicos individuales. El proceso de prueba comienza con una muestra de biofluido mezclada con microperlas magnéticas diseñadas con una secuencia de ARN coincidente con la enfermedad que la prueba debe detectar. Por ejemplo, en el caso de una prueba para detectar COVID-19, las microperlas tendrán hebras de ARN del SARS-CoV-2. Cuando el virus SARS-CoV-2 está presente en la muestra, el ARN del virus se une a las perlas.

Imagen: el chip optofluídico de nanoporo utilizado en el nuevo sistema de diagnóstico (foto cortesía de UC Santa Cruz)

Después de esperar brevemente, las perlas magnéticas se bajan al fondo del recipiente y todo lo demás se lava. Las perlas se colocan en un chip de microfluidos de silicio, donde fluyen a través de un canal largo y delgado cubierto por una membrana ultrafina. Las perlas quedan atrapadas en un haz de luz que las empuja contra una pared del canal, que contiene un nanoporo, una pequeña abertura de sólo 20 nanómetros de ancho. En comparación, un cabello humano tiene aproximadamente entre 80.000 y 100.000 nanómetros de ancho. Después de esto, se aplica calor al chip, lo que hace que las partículas de ARN se desprendan de las perlas y sean absorbidas por el nanoporo, que detecta que el ARN del virus que está presente

Para este estudio, los investigadores utilizaron varios biofluidos, incluida la saliva y la sangre de babuinos y titíes, para comprender la transmisión de enfermedades en diferentes animales. La prueba demostró precisión en la detección de virus en niveles que a veces no se detectan en la PCR, lo que indica una posible sensibilidad superior. Esta tecnología de laboratorio en un chip no sólo es aplicable al Zika y al COVID-19, sino que puede adaptarse a cualquier virus del que los investigadores tengan una muestra genética. El sistema se puede simplificar y minimizar aún más, permitiéndole probar simultáneamente múltiples tipos de enfermedades, una característica llamada multiplexación de enfermedades.

"Construimos un sistema simple de laboratorio en un chip que puede realizar pruebas a nivel miniatura con la ayuda de microfluidos, chips de silicio y tecnologías de detección de nanoporos", dijo Mohammad Julker Neyen Sampad, estudiante de posgrado de Texas Biomedical. Instituto de Investigación. "Nuestro objetivo era desarrollar herramientas sencillas y con pocos recursos, y creo que lo hemos conseguido".

Enlaces relacionados:
Universidad de Santa Cruz
Texas Biomedical Research Institute