Científicos del Centro de Nanomedicina (CNM) del Instituto de Ciencias Básicas (IBS), de Seúl, han diseñado y desarrollado una tecnología de alta velocidad sobre la PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa), que puede diagnosticar Covid-19 en unos 20 minutos y, al mismo tiempo, conserva la precisión de la tecnología convencional de esta prueba inventada por el desaparecido premio Nobel Kary Mullis.
Los protagonistas son un equipo de investigadores dirigido por el profesor Cheon Jinwoo, director del CNM. En este logro han participado también el profesor Lee Jae-Hyun, de la Universidad de Yonsei, y el profesor Lee Hakho, del Massachusetts General Hospital.
Como detallan en su estudio, publicado en Nature Biomedical Engineering, se trata de una nueva tecnología nanoPCR, que se puede utilizar para el diagnóstico descentralizado de Covid-19.
La técnica utiliza el mismo principio subyacente que el método de diagnóstico estándar de RT-PCR para detectar ácido ribonucleico viral (rARN), pero también presenta una gran mejora en la velocidad empleando nanomateriales híbridos y un factor de forma miniaturizado que permite su cómodo transporte.
Nano PCR, alta precisión y velocidad frente a Covid-19
El método de prueba estándar para Covid-19 que se utiliza actualmente es RT-PCR; esto es, una prueba que amplifica el ácido desoxirribonucléico (ADN) después de cambiar genes de ARN en ADN complementarios para su detección.
La RT-PCR tiene una alta precisión, pero se necesitan entre una a dos horas para que personal sanitario pueda detectar virus en la instalación centralizada, que está equipada con enormes instrumentos.
El proceso logístico del transporte de la cadena de frío, desde los lugares de muestreo hasta la instalación de pruebas, hace que el diagnóstico de RT-PCR convencional sea aún más lento y se retrase entre uno y dos días en devolver los resultados a los pacientes.
Para superar las limitaciones de los métodos de diagnóstico existentes, los científicos coreanos utilizaron una nanopartícula magneto-plasmónica (MPN) que se compone de material magnético en su núcleo y una capa de oro, con efectos plasmónicos.
Al aplicar MPN a la prueba PCR, desarrollaron la nanoPCR que mejora notablemente la velocidad de la RT-PCR, al tiempo que conserva una detección de alta precisión.
Las propiedades plasmónicas de MPN se refieren a su capacidad para convertir la energía luminosa en energía térmica. Al hacer todo esto, consiguieron disminuir el paso de termociclado de RT-PCR de entre una y dos horas a tan solo 11 minutos.
Además, la fuerte propiedad magnética de MPN permite que un campo magnético externo elimine los MPN de la solución de PCR, para la detección fluorescente de los genes amplificados. Este novedoso ingenio es capaz de detectar, incluso, una pequeña cantidad de genes, siempre según estos investigadores.
Equipo compacto y ligero
Este equipo probó la nanoPCR en entornos clínicos, a través de las pruebas de muestras de pacientes realizadas con el equipo del profesor Choi Hyun-Jung, en el hospital de la Universidad Nacional de Chonnam.
Durante la prueba, se diagnosticó a 150 individuos, con o sin infección por SARS-CoV-2, con precisión utilizando esta tecnología (75 positivos, 75 muestras negativas; con cero falsos negativos y falsos positivos).
Así, encontraron que el nivel de sensibilidad y especificidad era equivalente al de la RT-PCR convencional (aproximadamente del 99%). Además de la alta confiabilidad, todo el proceso de diagnóstico fue considerablemente rápido, ya que de media tardó alrededor de 17 minutos para el diagnóstico de una muestra.
A todo esto hay que añadir que han demostrado la posibilidad de mejorar el rendimiento analítico mediante la aplicación de un sistema de noria para cargar varias muestras a la vez, lo que permitiría realizar pruebas simultáneas de numerosas muestras de varios pacientes.
Es importante destacar que el equipo nanoPCR es muy compacto en tamaño (15×15×18 cm) y con un peso de tres kilogramos. Estas características allanarán el camino para pruebas rápidas y descentralizadas de pacientes para el diagnóstico en los puntos de atención.
El IBS, fundado en 2011 por el Gobierno coreano, tiene el objetivo de impulsar el desarrollo de la ciencia básica. Ahora cuenta con 31 centros de investigación, de los que 10 son de Ciencias Físicas, tres de Matemáticas, seis de Química, seis de Biología y uno de Ciencias de la Tierra. De esta corporación también dependen otros cinco centros de investigación interdisciplinarios.
