Nueva prueba COVID-19 basada en CRISPR utiliza la cámara del celular

Científicos de los Institutos UC Berkeley y Gladstone han desarrollado una nueva prueba de diagnóstico COVID-19 basada en CRISPR que, con la ayuda de la cámara de un smartphone, puede proporcionar un resultado de 15 a 30 minutos.


En la prueba de diagnóstico, una muestra de paciente se mezcla con proteínas CRISPR Cas13 (violeta) y sondas moleculares (verde) que emiten fluorescencia o se iluminan cuando se cortan. Cuando el ARN del coronavirus está presente en la muestra, hace que las proteínas CRISPR corten las sondas moleculares, lo que hace que toda la muestra emita luz. Esta fluorescencia se puede detectar con la cámara de un teléfono celular. (Imagen cortesía de Science at Cal)

Identificar y aislar a las personas que pueden ser contagiosas con el coronavirus es clave para limitar la propagación de la enfermedad. Pero incluso meses después de la pandemia, muchos pacientes todavía esperan días para recibir los resultados de la prueba COVID-19.


Los científicos de los Institutos UC Berkeley y Gladstone han desarrollado una nueva prueba de diagnóstico COVID-19 basada en CRISPR que, con la ayuda de la cámara de un teléfono inteligente, puede proporcionar un resultado positivo o negativo en 15 a 30 minutos. A diferencia de muchas otras pruebas que están disponibles, esta prueba también proporciona una estimación de la carga viral o la cantidad de partículas de virus en una muestra, lo que puede ayudar a los médicos a monitorear la progresión de una infección por COVID-19 y estimar qué tan contagioso podría ser un paciente.


“Monitorear el curso de la infección de un paciente podría ayudar a los profesionales de la salud a estimar la etapa de la infección y predecir, en tiempo real, cuánto tiempo es probable que se necesite para la recuperación y cuánto tiempo el individuo debe estar en cuarentena”, dijo Daniel Fletcher, profesor de bioingeniería en Berkeley y uno de los líderes del estudio.


La técnica fue diseñada en colaboración con la Dra. Melanie Ott, directora del Instituto de Virología Gladstone, así como con la profesora de Berkeley Jennifer Doudna, quien es investigadora principal en Gladstone, presidenta del Instituto de Genómica Innovadora e investigadora del Instituto Médico Howard Hughes. Doudna ganó recientemente el Premio Nobel de Química 2020 por co-descubrir la edición del genoma CRISPR-Cas, la tecnología que subyace a este trabajo.



La prueba de diagnóstico requiere una cámara de teléfono celular y un pequeño dispositivo de mano. (Foto cortesía de Daniel Fletcher)

La mayoría de las pruebas de diagnóstico de COVID-19 se basan en un método llamado PCR, abreviatura de reacción en cadena de la polimerasa, que busca fragmentos del ARN viral del SARS-CoV-2 en una muestra. Estas pruebas de PCR funcionan aislando primero el ARN viral, luego convirtiendo el ARN en ADN y luego "amplificando" los segmentos de ADN, haciendo muchas copias idénticas, para que los segmentos puedan detectarse más fácilmente.


La nueva prueba de diagnóstico aprovecha la proteína CRISPR Cas13, que se une y escinde directamente segmentos de ARN. Esto elimina los pasos de conversión y amplificación del ADN y reduce en gran medida el tiempo necesario para completar el análisis.


“Una de las razones por las que estamos entusiasmados con los diagnósticos basados ​​en CRISPR es la posibilidad de obtener resultados rápidos y precisos en el momento de necesidad”, dijo Doudna. “Esto es especialmente útil en lugares con acceso limitado a las pruebas o cuando se necesitan pruebas rápidas y frecuentes. Podría eliminar muchos de los cuellos de botella que hemos visto con COVID-19".


En la prueba, las proteínas CRISPR Cas13 se “programan” para reconocer segmentos de ARN viral del SARS-CoV-2 y luego se combinan con una sonda que se vuelve fluorescente cuando se escinde. Cuando las proteínas Cas13 son activadas por el ARN viral, comienzan a escindir la sonda fluorescente. Con la ayuda de un dispositivo de mano, la cámara del teléfono inteligente puede medir la fluorescencia resultante. La velocidad a la que la fluorescencia se vuelve más brillante está relacionada con el número de partículas de virus en la muestra.


"Los modelos recientes de SARS-CoV-2 sugieren que las pruebas frecuentes con un tiempo de respuesta rápido es lo que necesitamos para superar la pandemia actual", dijo Ott. "Esperamos que con un aumento de las pruebas, podamos comenzar a reabrir las economías y proteger a las poblaciones más vulnerables".


Ahora que se ha desarrollado el ensayo basado en CRISPR para el SARS-CoV-2, podría modificarse para detectar segmentos de ARN de otras enfermedades virales, como el resfriado común, la influenza o incluso el virus de la inmunodeficiencia humana. El equipo está trabajando actualmente para empaquetar la prueba en un dispositivo que podría estar disponible en clínicas y otros lugares de atención y que algún día incluso podría usarse en el hogar.


“El objetivo final es tener un dispositivo personal, como un teléfono móvil, que sea capaz de detectar una variedad de diferentes infecciones virales y determinar rápidamente si tiene un resfriado común, SARS-Cov-2 o influenza”, dijo Fletcher. "Esa posibilidad existe ahora, y se necesita una mayor colaboración entre ingenieros, biólogos y médicos para hacerla realidad".




 

Más información: Fozouni et al. Direct detection of SARS-CoV-2 using CRISPR-Cas13a and a mobile phone. Cell (2020). DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.12.001

 

Nota original: University of Berkeley

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