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ISPA scientists design molecular beacons to detect SARS-CoV-2

Investigadores del grupo de Epigenética del cáncer y Nanomedicina del ISPA han propuesto un método de detección del coronavirus SARS-CoV-2 alternativo a las PCR, más rápido, menos costoso y a gran escala, basado en balizas moleculares. La técnica emplearía sensores de ADN que emiten fluorescencia en presencia del ARN diana (en este caso, el ARN del coronavirus). El objetivo es detectar la presencia de ARN viral en la muestra de una manera directa y sin necesidad de los costosos pasos intermedios de amplificación de ácidos nucleicos que requieren las PCR (Reacción en cadena de la polimerasa). El proyecto, que ha recibido financiación del Fondo COVID-19 que gestiona el Instituto de Salud Carlos III, es de momento una prueba de concepto, pero se esperan obtener resultados preliminares de la sensibilidad y la especificidad de la técnica en dos meses. De funcionar podría reducir los costes de procesamiento por muestra entre un 50-70%.

La PCR es una técnica muy sensible, pero su operatividad se ve limitada por la necesidad de purificar el ARN viral y posteriormente convertirlo en ADN para su amplificación. El proceso completo requiere entre dos y cuatro horas de trabajo, además del empleo de reactivos de alto coste.

El proyecto está coordinado por los investigadores Mario Fernández Fraga, Juan Ramón Tejedor Vaquero y Agustín Fernández Fernández, que explican que “el principio de esta técnica de detección está basado en el empleo de balizas moleculares (también conocidas como molecular beacons). Estos sensores están compuestos de una región emisora de fluorescencia integrada en una molécula de ADN. En condiciones normales esta señal está apagada. Sin embargo, estas balizas son capaces de activarse y emitir fluorescencia en presencia del ácido nucleico diana, lo cual permitiría detectar el ARN del virus en la muestra”

“Para ello se están poniendo a punto dos metodologías en paralelo: la primera iría enfocada a una captura dirigida del ARN viral mediante el empleo de nanopartículas, lo cual permitiría aumentar la eficiencia y reducir los tiempos que se emplean en el proceso de extracción de ARN de muestras humanas”, explica Fernández Fraga. “La segunda metodología estaría relacionada con la detección directa del ARN viral propiamente dicho, la cual estaría enfocada en el empleo de estas balizas moleculares acopladas a un sistema de amplificación de la señal de fluorescencia que funcionaría de manera independiente al uso de polimerasas y toda la batería de reactivos asociados”, añade Tejedor Vaquero.

“Si todo esto funciona, esta tecnología tendría una alta capacidad de escalabilidad y una gran flexibilidad, pudiéndose adaptar a diferentes instrumentos de detección, ya sean los equipos de PCR cuantitativa o cualquier dispositivo dotado con un lector de señal de fluorescencia, con lo que se aumentaría considerablemente el número de muestras procesadas por día”, augura Fernández Fraga.

“Además, al no depender los costes asociados a los reactivos necesarios para la amplificación de ácidos nucleicos, esta técnica podría reducir los costes de procesamiento por muestra, entre un 50-70% de manera aproximada. De resultar satisfactoria, esta técnica de diagnóstico facilitaría el cribado a gran escala de los pacientes con síntomas de Covid-19 de manera rápida, precisa y a bajo coste”, indica Fernández Fernández.

En el proyecto colaboran el Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología del CSIC (al que están adscritos los investigadores), el Instituto Universitario de Oncología del Principado de Asturias (IUOPA) y el Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER).

(Información elaborada a partir de la publicada en la web del CSIC)