Las pruebas CRISPR fáciles de usar podrían cambiar la forma en que diagnosticamos COVID y otras enfermedades
Las pruebas de diagnóstico por corte de genes podrían ser tan sencillas como una prueba rápida de COVID y tan precisas como la PCR
Cuando llegó la COVID por primera vez, era común esperar días para obtener los resultados de laboratorio de una prueba de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) ultrasensible. Posteriormente, pruebas más rápidas, utilizables por cualquier persona, en cualquier lugar, estuvieron ampliamente disponibles, pero eran mucho menos precisas. Una nueva investigación allana el camino para una prueba de diagnóstico eso es tan rápido y fácil como una prueba rápida de COVID y preciso como la tecnología PCR.
Los investigadores ya se habían adaptado la tecnología de edición de genes CRISPR para identificar material genético de patógenos como el virus SARS-CoV-2 que causa el COVID. Pero la mayoría de esos esfuerzos implicaron aumentar o “preamplificar” la cantidad de ADN o ARN que se iba a medir, un paso que requiere equipo y capacitación especiales.
Un estudio reciente en Comunicaciones de la naturaleza muestra cómo las pruebas basadas en CRISPR pueden detectar el SARS-CoV-2, así como una bacteria peligrosa y mutaciones cancerosas, con una sensibilidad de nivel de PCR sin requerir preamplificación.
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CRISPR utiliza enzimas de corte unidas a moléculas de ARN que coinciden con una secuencia genética específica (en este caso, una del patógeno que se está analizando). El ARN “guía” la enzima hacia este objetivo y luego activa la enzima para cortar la secuencia. Pero algunas variedades de enzima CRISPR no se detienen ahí; Una vez activados, cortan cualquier ADN monocatenario (ADNss) cercano. Los investigadores pueden aprovechar esta acción configurando su prueba para que active un destello de fluorescencia cuando se corta el ADN ss, confirmando que el patógeno objetivo de CRISPR estaba presente.
Pero en esa configuración, cada molécula de ADN o ARN objetivo activa sólo una enzima de corte. Para potenciar la señal, la autora principal del estudio, Ewa M. Goldys, ingeniera biomédica de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Sydney, y sus colegas crearon pequeños “nanocírculos” de ADN con una secuencia corta monocatenaria que se une a ambos extremos de una secuencia objetivo. Cuando están en forma circular, estas hebras no activan las enzimas CRISPR. Pero después de cortarlos, se desdoblan en ADN lineal que CRISPR detecta, activando aún más enzimas en una reacción en cadena. “Esto es fácil de detectar incluso si sólo están presentes unas pocas moléculas del objetivo”, dice Goldys.
Esta estrategia hace que las pruebas basadas en CRISPR sean un millón de veces más sensibles. “La eliminación del paso de preamplificación permite una química elegante y simple que puede ser más adecuada para los sistemas de punto de atención”, dice el biólogo del Instituto Tecnológico de Massachusetts Jonathan Gootenberg, quien codesarrolló un sistema de diagnóstico CRISPR anterior. El nuevo enfoque podría permitir componentes baratos para los kits de prueba, incluidas tiras de flujo lateral similares a las de las pruebas rápidas de COVID actuales, cada una de las cuales cuesta unos pocos dólares.
Las pruebas basadas en nanocírculos de los científicos detectaron material genético del SARS-CoV-2 y de la bacteria que causa las úlceras. Helicobacter pylori, y también pudieron encontrar ADN tumoral circulando en sangre de ratón y en plasma humano. Estas pruebas pueden funcionar en 15 minutos, mientras que la PCR suele tardar una hora o más. “Creemos que hemos creado una tecnología que tiene una posibilidad realista de reemplazar a la PCR”, afirma Goldys.
El grupo colabora con socios comerciales en el diagnóstico viral y la detección de parásitos en el agua. Sin embargo, el primer producto es una caja de nanocírculos de uso general que los investigadores pueden agregar a las pruebas CRISPR existentes para aumentar la sensibilidad. Estos círculos vienen con su propio ARN guía que se dirige al ADN de los círculos una vez que se despliega.
El mayor obstáculo será detectar simultáneamente múltiples objetivos. Las aplicaciones médicas a menudo requieren esta capacidad (normalmente para comprobar que las pruebas funcionan correctamente), pero Gootenberg afirma que será difícil de implementar. Los investigadores investigan: “No sabemos cómo nos vamos a encontrar [this challenge]”, dice Goldys, “pero lo intentaremos”.