Pruebas PCR rápidas con solo tocar un botón
Philippe Bechtold (izquierda) y Michele Gregorini pasan mucho menos tiempo en el laboratorio desde que fundaron su propia empresa. Crédito: Alessandro Della Bella/ETH Zúrich
Los investigadores de ETH Michele Gregorini y Philippe Bechtold han desarrollado un dispositivo de prueba de PCR que se puede usar fácilmente fuera de la banda y tarda menos de 30 minutos en entregar resultados. Ahora, los dos jóvenes emprendedores centran sus esfuerzos en obtener la aprobación del dispositivo para uso médico.
Cuando Michele Gregorini solicitó su proyecto de doctorado hace cinco años, se encontró en la misma oficina en la que estamos hablando con él hoy. Sentada frente a él estaba Wendelin Stark, profesora del Departamento de Química y Biociencias Aplicadas. Stark sugirió que Gregorini, un ingeniero mecánico de Milán de 26 años, debería desarrollar un dispositivo de prueba de PCR que fuera más rápido y más fácil de usar que los modelos convencionales.
Los recuerdos de ese día aún están grabados en la mente de Gregorini. «En ese momento, ¡ni siquiera sabía qué significaba PCR y mucho menos cómo funcionaba el método!» dice con una sonrisa. Era principios de 2016 y acababa de regresar de Australia, donde pasó un año trabajando para una empresa emergente de energía solar después de completar sus estudios en ETH Zurich.
Hoy, Gregorini es el CEO de su propia empresa. empresa de reciente creación y el dispositivo de PCR que desarrolló en su proyecto de doctorado es su producto estrella. Ha pasado casi un año desde que fundó la start-up ETH diaxxo junto con Philippe Bechtold, un ingeniero químico luxemburgués de 26 años que también se unió al grupo de investigación de Stark para hacer su doctorado, que ahora está en su etapa final.
Pero los dos jóvenes emprendedores pretenden hacer algo más que simplemente lanzar un nuevo dispositivo médico: también esperan cambiar fundamentalmente la forma en que se implementan las pruebas de PCR en la medicina.
Una prueba de PCR por solo un pocos francos suizos
Las pruebas de PCR han sido durante mucho tiempo el estándar de oro para diagnosticar enfermedades infecciosas, incluso antes de la pandemia de coronavirus. Para determinar el patógeno exacto responsable de una infección respiratoria, un médico toma un frotis de garganta y envía la muestra a un laboratorio médico para su análisis. Por lo general, lleva varios días obtener los resultados, momento en el que pueden confirmar si el paciente sufre de gripe, neumonía o un simple resfriado.
Gregorini y Bechtold estaban decididos a facilitar este proceso y, sobre todo, más rápido. Visualizan un futuro en el que el personal de atención médica podrá realizar pruebas de PCR directamente en el punto de atención y obtener resultados en menos de 30 minutos. Esto permitiría a los pacientes obtener el tratamiento que necesitan en su primera cita.
«Ahorraría mucho tiempo y sería mucho más barato», dice Gregorini. Su objetivo es que la prueba cueste solo unos pocos francos suizos. Bechtold agrega que esto finalmente abriría la puerta a las pruebas de PCR en los países en desarrollo, que a menudo carecen de los fondos para realizar análisis de laboratorio.
Cartucho de prueba del tamaño de una cápsula de café
El comienzo Los fundadores de -up han estado trabajando en su dispositivo PCR durante los últimos cinco años. Ellos mismos desarrollaron todos los aspectos del primer prototipo, desde la carcasa y la electrónica hasta el software y el cartucho de prueba reemplazable en el que tiene lugar la reacción bioquímica. Este cartucho es similar en tamaño y forma a una cápsula de café, y es la innovación más importante del nuevo dispositivo.
En lugar del método convencional de mezclar los reactivos de PCR en un tubo de plástico, la solución de diaxxo funciona simplemente pipeteando una gota de la muestra del paciente directamente en uno de los pocillos del cartucho de aluminio. Dado que el metal conduce el calor mucho mejor que el plástico, el nuevo dispositivo puede calentar y enfriar los reactivos considerablemente más rápido que los dispositivos convencionales.
Esto es importante porque la replicación del material genético del patógeno se basa en ciclos de reacción que consisten en múltiples pasos que se llevan a cabo a diferentes temperaturas que van desde los 55 hasta los 95 grados centígrados. Realizar uno de estos ciclos lleva algo menos de 20 segundos en el nuevo dispositivo, frente a los dos minutos y medio de un dispositivo convencional. Esto reduce el tiempo requerido para una prueba de PCR de 45 ciclos de más de dos horas a poco menos de 20 minutos, que es similar al tiempo que lleva realizar una prueba rápida de antígeno.
El nuevo dispositivo también elimina la necesidad de pipetear minuciosamente varios reactivos de PCR en un recipiente de muestra. En cambio, la solución de diaxxo es entregar los reactivos como parte del paquete, liofilizados y depositados en el fondo de cada pocillo. Esto también tiene la ventaja de permitir que los kits de prueba para diferentes patógenos se almacenen a temperatura ambiente hasta por seis meses.
La pandemia le da un impulso al proyecto
Gregorini y Bechtold encontraron muchos retos a la hora de desarrollar un método fiable. Bechtold pasó mucho tiempo perfeccionando un proceso de secado para los reactivos que garantiza que se mezclen correctamente con la muestra cuando llegue el momento. «Esa fue una de las tareas más duras de todas», dice, recordando lo difícil que fue unir los reactivos con la suficiente firmeza en los pocillos para que los cartuchos se transportaran de forma segura.
Pero el punto de inflexión más importante de todos llegaron en la primavera de 2020 con la irrupción de la pandemia del coronavirus. «De repente, hubo una gran demanda del dispositivo médico en el centro de nuestro proyecto de investigación», dice Gregorini. Incluso antes de que el virus hubiera llegado por completo a Suiza, los ingenieros comenzaron a desarrollar un cartucho para detectar el SARS-Cov-2, su primera prueba de diagnóstico.
A partir de ahí, las cosas simplemente se multiplicaron. Los dos investigadores obtuvieron su primera subvención del programa «Bridge» de la Fundación Nacional de Ciencias de Suiza, seguida rápidamente por la financiación del coronavirus de varias otras fuentes. En septiembre de 2020, Gregorini y Bechtold fueron aceptados en el programa ETH Pioneer Fellowship; en octubre, fundaron su empresa, diaxxo.
De desarrolladores a gerentes
Hoy, diaxxo emplea a 12 personas como parte de un equipo creciente de especialistas en hardware y software, biotecnólogos e ingenieros eléctricos. . Juntos, están mejorando constantemente el dispositivo de PCR para que esté listo para el mercado.
Al mismo tiempo, el enfoque de los dos fundadores se ha alejado del desarrollo de productos a medida que se deslizan gradualmente hacia un enfoque más gerencial. role. Ahora pasan la mayor parte de su tiempo respondiendo preguntas del equipo, preparando presentaciones para patrocinadores potenciales y comunicándose con los socios del proyecto por correo electrónico. No es hasta la tarde, cuando la mayoría de sus colegas ya se han ido a casa, que Gregorini finalmente encuentra tiempo para ver cómo están progresando las cosas en su taller en ETH.
El estudio de campo en Zanzíbar proporciona información importante
Mientras tanto, la lista de clientes potenciales sigue creciendo. Cada día llegan nuevas consultas, incluido el interés de una importante línea de cruceros. Pero dado que el dispositivo aún está pendiente de aprobación como dispositivo médico, los fundadores de la compañía no pueden vender sus productos a clientes privados y, en cambio, deben confiar en colaboraciones de investigación. Estos proyectos conjuntos ofrecen el canal perfecto para mejorar la idoneidad del dispositivo para el uso diario.
El proyecto de diaxxo con el Swiss Tropical and Public Health Institute (Swiss TPH) es la mayor colaboración en la que se ha embarcado la startup hasta el momento. . Se trata de un estudio de campo en Zanzíbar, donde actualmente se utilizan dispositivos diaxxo para realizar pruebas de esquistosomiasis, una enfermedad causada por gusanos parásitos, en escolares de todo el país.
Los socios de Swiss TPH están particularmente entusiasmados con el nuevo dispositivo PCR porque les permite realizar pruebas in situ en las escuelas. Gregorini y Bechtold están disponibles las 24 horas del día para apoyar a los investigadores en el uso del dispositivo, y ya han ayudado a improvisar todo, desde actualizaciones de software hasta manuales de reparación locales.
Este entorno en constante cambio es una de las cosas que Bechtold le encanta su trabajo: «Cada día es otra increíble oportunidad de aprendizaje». Sin embargo, al mismo tiempo, los dos fundadores son conscientes de que diaxxo podría tener una vida útil limitada. «Es muy difícil para una pequeña empresa por sí sola en el sector de dispositivos médicos construir una gama de productos lo suficientemente grande como para ser rentable», dice Gregorini.
Un escenario es que diaxxo será adquirida por una empresa más grande en algún momento de los próximos años. Pero, por el momento, los dos fundadores están decididos a poner todo lo que puedan en el negocio y ver hasta dónde pueden llegar.
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