Nuevo Nanoswitch de ADN Ofrece Detección Rápida de COVID-19

Un nuevo virus llamado SARS-CoV-2 causó un brote global de una enfermedad conocida como COVID-19. En los primeros tres años de esta pandemia, hubo más de 600 millones de casos y alrededor de 6.7 millones de muertes. La pandemia puso de relieve la necesidad urgente de métodos rápidos y económicos para detectar el virus, especialmente para grupos grandes de personas y pruebas repetidas.

El método estándar para detectar el virus en muestras clínicas es RT-qPCR, que toma algunas horas. Sin embargo, el tiempo que se tarda en obtener resultados puede ser de varios días porque se necesitan laboratorios especiales para procesar estas pruebas. Esta demora puede llevar a que las personas propaguen el virus antes de saber que están infectadas. Las pruebas de antígeno son otra opción. Pueden detectar partes del virus más rápido y a un costo menor, pero no son tan sensibles y pueden pasar por alto infecciones durante unos días después de que comienzan los síntomas.

En diferentes momentos durante la pandemia, la necesidad de pruebas masivas ha tensado los suministros y provocado escasez de los materiales necesarios para las pruebas en laboratorio. Esto ha dificultado el control de la propagación del virus. El enfoque se ha trasladado a crear nuevas pruebas que no solo proporcionen resultados rápidos, sino que también sean fáciles y baratas de usar por no especialistas fuera de los laboratorios.

#Retos con los Métodos de Prueba Actuales

Los métodos actuales de prueba para COVID-19 tienen sus desafíos. Las pruebas estándar de RT-qPCR, aunque son fiables, requieren muchos recursos y entornos especializados. A medida que la pandemia continuaba, se hizo más evidente la necesidad de pruebas más rápidas. Se desarrollaron muchos tipos de pruebas nuevas, algunas utilizando métodos avanzados como CRISPR u otras técnicas de amplificación. Algunas pruebas involucran nanotecnología para detectar el virus, basándose en partículas diminutas y técnicas moleculares.

Sin embargo, muchos de estos nuevos métodos aún dependen de procedimientos y materiales complejos, lo que aumenta costos y problemas logísticos. Se han creado algunos métodos para detectar ARN viral sin necesidad de enzimas, lo que podría reducir algunos de estos problemas. Un enfoque prometedor implica usar tecnología de ADN para crear pequeños objetos hechos de ADN, lo que permite una Detección más fácil.

#Nanoswitch de ADN: Un Nuevo Enfoque

El nanoswitch de ADN se basa en la idea del origami de ADN, donde una hebra larga de ADN se pliega en formas específicas usando hebras más cortas. En este caso, se crea una hebra larga de ADN para formar una estructura simple que cambia de forma cuando se une a una secuencia viral objetivo. Este cambio se puede ver fácilmente usando tintes de ADN comunes en un gel, que muestra diferentes movimientos según su forma.

Este proceso no requiere herramientas complejas ni pasos adicionales y da una señal fuerte para la detección gracias a la longitud del ADN utilizado. El nanoswitch ya se había probado antes para detectar otros tipos de ARN, proteínas y enzimas.

#Detección de ARN de SARS-CoV-2

El nanoswitch está diseñado para responder a partes específicas del virus SARS-CoV-2. Las pruebas confirmaron que el nanoswitch puede reconocer estos fragmentos virales. Un desafío importante fue lograr resultados rápidos, especialmente para bajas concentraciones del virus.

Al principio, las pruebas a temperatura ambiente tardaban casi dos horas en mostrar resultados. Al añadir magnesio, conocido por ayudar a que las hebras de ADN se unan, los tiempos de prueba mejoraron significativamente. Además, realizar pruebas a temperaturas más altas hizo que los resultados llegaran aún más rápido, llevando los tiempos de detección a menos de dos minutos.

Normalmente, las pruebas para virus esperan que la concentración del virus sea menor que la concentración del nanoswitch. Las pruebas mostraron que la tasa de reacción mejoró con cantidades mayores del nanoswitch. Se optimizaron las condiciones de prueba para permitir resultados más rápidos, reduciendo el tiempo para correr el gel y visualizar los resultados de casi una hora a solo unos minutos.

#Mejorando la Sensibilidad

Para mejorar la capacidad de detectar el virus, se apuntaron más fragmentos del ARN viral. Al apuntar a múltiples regiones, las pruebas pudieron captar más señales de menos partículas virales. Este enfoque permitió un método de detección más sensible, ampliando el número de fragmentos reconocidos por el nanoswitch.

La señal de detección aumentó al incluir más regiones objetivo, permitiendo mejores resultados en general. Este método podría manejar muchos objetivos simultáneamente, lo cual es esencial dada la larga longitud de los ARN virales.

Los investigadores crearon diseños de nanoswitch que pueden apuntar a diferentes áreas del genoma del virus. La efectividad de estos diseños se probó contra varias secuencias objetivo, mostrando que el diseño multiswitch aumentó con éxito las señales de detección.

#Pruebas de ARN Fragmentado

Para probar el nuevo enfoque de detección, el ARN del virus SARS-CoV-2 se fragmentó en piezas más pequeñas. Se exploraron diferentes métodos para fragmentar el ARN para encontrar el mejor. Se encontró una solución casera con las condiciones adecuadas que efectivamente creó piezas de ARN más pequeñas aptas para detección.

Una vez que se establecieron las condiciones óptimas, se evaluó la capacidad de detectar el ARN fragmentado. Los resultados mostraron que el sistema nanoswitch modificado detectó con éxito el ARN, confirmando su flexibilidad y efectividad. Este método demostró que, incluso cuando el ARN se rompe en fragmentos más pequeños, el proceso de detección sigue siendo fiable.

#Abordando Variantes

A lo largo de la pandemia, han surgido diferentes variantes del virus, lo que a veces cambia la fiabilidad de las pruebas. Para asegurar que el nuevo método de detección funcionara para estas variantes, se realizaron pruebas utilizando ARN de diversas cepas, incluyendo la cepa original y varias variantes dominantes.

El sistema de nanoswitch fue capaz de detectar todas estas variantes de igual manera, demostrando su robustez frente a cambios en la estructura genética del virus. Esta es una ventaja sobre algunos métodos existentes, que tienen problemas con ciertas mutaciones.

#Uso de Muestras Clínicas

La efectividad del nanoswitch de ADN se probó con muestras clínicas reales. Se usaron muestras de personas que habían sido confirmadas previamente positivas o negativas para COVID-19 para evaluar su rendimiento. Los resultados mostraron que el enfoque del nanoswitch pudo identificar algunos casos positivos mientras identificaba correctamente los negativos.

#Conclusión

En resumen, el nanoswitch de ADN ofrece una nueva forma de detectar ARN de SARS-CoV-2 directamente sin necesidad de enzimas, que pueden ser costosas y complejas. Este método es lo suficientemente sensible como para identificar casos positivos rápidamente y lo suficientemente flexible como para adaptarse a nuevas variantes y enfermedades.

En general, el enfoque proporciona una opción de prueba rápida y económica que podría ser beneficiosa para pruebas frecuentes en casa o para la vigilancia de salud pública más amplia. La simplicidad y bajo costo del sistema nanoswitch podrían ayudar a superar los desafíos enfrentados durante la pandemia, demostrando su potencial para necesidades diagnósticas futuras.