septiembre 22, 2021

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Las pruebas rápidas y portátiles pueden diagnosticar COVID-19 y rastrear variantes

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Kit de prueba de campo NIRVANA. Crédito: Mo Li / KAUST

La prueba de campo, llamada NIRVANA, puede detectar y secuenciar simultáneamente SARS-CoV-2Influenza y otros virus.

Los médicos que usan una nueva prueba de detección viral no pueden simplemente diagnosticar COVID-19 En cuestión de minutos, utilizando una máquina portátil de bolsillo, pero también probando simultáneamente otros virus, como la influenza, que pueden confundirse con un coronavirus, pueden secuenciar el virus, proporcionando información valiosa sobre la propagación de mutaciones y variantes de COVID-19. 19. La nueva prueba, llamada Nirvana, fue descrita en línea el 31 de marzo de 2021 por un equipo de científicos multiinstitucionales en la revista. Con.

“Este es un método de detección y monitoreo de virus que no requiere una infraestructura costosa como otros métodos”, dice Juan Carlos Ispisa Belmonte.Y Coautor y profesor del Laboratorio de Expresión Genética de Salk. “Con una prueba portátil, podemos lograr lo mismo que otros usan en dos o tres pruebas diferentes, utilizando diferentes máquinas”.

En todo el mundo, más de 100 millones de personas han sido infectadas con SARS-CoV-2, el virus que causa COVID-19. La asombrosa cifra de 500.000 estadounidenses han muerto a causa del COVID-19 hasta ahora. Hacer pruebas a la población es clave para detener la propagación del virus. Además, el seguimiento de la propagación de las nuevas variantes del SARS-CoV-2, algunas de las cuales pueden responder de manera diferente a los tratamientos o vacunas, es fundamental.

Hoy en día, el enfoque estándar para determinar si un hisopo nasal es positivo para COVID-19 es realizar una prueba de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) para detectar el material genético del virus SARS-CoV-2. Sin embargo, si la muestra es negativa, los pacientes y los médicos no obtendrán ninguna información sobre lo que podría estar causando los síntomas similares al coronavirus, a menos que realicen pruebas de PCR por separado, utilizando diferentes muestras de hisopos, para otros virus. Y si la muestra es positiva para SARS-CoV-2, no reconocerán la variante de COVID-19 que el paciente ha contraído a menos que se realice otra serie de pruebas; Esto requiere una máquina de secuenciación de genes de próxima generación grande y costosa.

Juan Carlos Isbesoa Belmonte y Mo Lee

De izquierda a derecha: Juan Carlos Izpisua Belmonte y Mo Li. Crédito: Juan Carlos Izpisua Belmonte

El verano pasado, Mu Li, profesor asistente de ciencias biológicas en la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah en Arabia Saudita, estaba considerando formas en las que podría presentar su experiencia en ingeniería genética y secuenciación de nanoporos para combatir la pandemia de COVID-19. Lee, que anteriormente pasó seis años como investigador postdoctoral en Salk en el laboratorio Izpisua Belmonte, se preguntó si un enfoque de detección de genes llamado amplificación de polimerasa isotérmica (RPA) combinado con secuenciación a nanoescala en tiempo real podría ser más útil, más rápido, más barato y menos costoso. Más portátil, en comparación con el enfoque de prueba COVID-19 actual. Colabora con Izpisua Belmonte para averiguarlo.

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A diferencia de la reacción en cadena de la polimerasa, que pasa por temperaturas de separación más bajas y más altas. ADN Los filamentos y su transcripción, RPA usa proteínas, en lugar de cambios de temperatura, para lograr lo mismo en solo 20 minutos. Esta tecnología permite a los investigadores copiar tramos más largos de ADN y buscar múltiples genes al mismo tiempo.

“Rápidamente nos dimos cuenta de que podíamos usar esta tecnología no solo para detectar el SARS-CoV-2, sino también para otros virus al mismo tiempo”, dice Lee.

En el nuevo artículo, Li e Izbiswa Belmonte describen un dispositivo pequeño y portátil que puede analizar 96 muestras al mismo tiempo utilizando la prueba RPA. Llaman al método Nirvana, pornorteSecuencia de anopore Icalor sBorrado QuintoIral aAmplificar a norteOído en tiempo real aanálisis “.

Los científicos diseñaron NIRVANA para analizar muestras de COVID-19, influenza A, adenovirus humano y coronavirus humano no SARS-CoV-2 simultáneamente. En solo 15 minutos, los investigadores informan que el dispositivo comienza a reportar resultados tanto positivos como negativos. En tres horas, el dispositivo finaliza los resultados en las 96 muestras, incluida la secuenciación de cinco regiones de SARS-CoV-2 que son particularmente vulnerables a una acumulación de mutaciones que conducen a nuevas variantes como la variante B.1.1.7 identificada. en el Reino Unido.

Li e Izpisua Belmonte probaron NIRVANA en 10 muestras que se sabe que son positivas para SARS-CoV-2, 60 muestras para un caso desconocido de SARS-CoV-2, así como muestras de aguas residuales municipales que albergan SARS-COV-2 y otras. En todos los casos, el análisis pudo identificar correctamente los virus presentes. Los datos de secuencia también les permitieron reducir el rango de origen del SARS-CoV-2 en muestras positivas; Diferenciar cepas de China y Europa, por ejemplo.

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“El diseño de esta prueba es realmente flexible, por lo que no se limita solo a los ejemplos que hemos mostrado”, dice Lee. “Podemos adaptarlo fácilmente para tratar otros patógenos, incluso si es nuevo y emergente”.

Los investigadores dicen que debido a su pequeño tamaño y portabilidad de Nirvana, se puede utilizar para la detección rápida de virus en escuelas, aeropuertos o puertos. También se puede utilizar para controlar las aguas residuales o los cursos de agua en busca de la presencia de nuevos virus.

“La epidemia ha ofrecido dos lecciones importantes: primero, realizar pruebas amplia y rápidamente, y segundo, conocer sus variables. Nuestro método Nirvana proporciona una solución prometedora a ambos desafíos, no solo para la epidemia actual sino también para enfrentar una posible pandemia futura Se requerirá un análisis de mercado para determinar si el costo inicial de marketing y los ajustes constantes de las pruebas necesarias para asegurarse de que detecte nuevas variantes o nuevos virus de interés valió la pena, agrega Belmonte.

Referencia: “Detección y monitoreo simultáneos de mutaciones del SARS-CoV-2 y coinfecciones de múltiples virus respiratorios mediante secuenciación rápida y desplegable” por Chongwei Bi, Gerardo Ramos-Mandujano, Yeteng Tian, ​​Sharif Hala, Jinna Xu, y Sara Mfarrej, Concepcion Rodriguez Esteban, Estrela Nunez Delicado, Fadwa S. Aloufi, Asim Khoqir, Anwar Muhammad Hashem, Naif Am Al-Mantasheri, Arnab Payne, Juan Carlos Isbesoa Belmonte y Mo Lee, 31 de marzo de 2021, Con.
DOI: 10.1016 / j.medj.2021.03.015

Además de Izpisua Belmonte y Li, otros autores que participaron en el estudio fueron Concepción Rodríguez Esteban de Salk. Chongwei Bi, Gerargo Ramos-Mandujano, Sharis Hala, Jinna Xu, Sara Mfarrej, Yeteng Tian y Arnab Pain de la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah (KAUST); Estrella Nunez Delicado de UCAM Universidad Católica San Antonio de Murcia; Fadwa Al-Awfi del Hospital King Fahd. Asim Khujair del Ministerio de Salud de Arabia Saudita. Anwar Hashem de la Universidad King Abdulaziz. Nayef Al-Muntashari de la Universidad de Taibah.

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El trabajo descrito en el presente documento fue apoyado por una beca de investigación competitiva de la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah.

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