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La secuenciación rápida del genoma del SARS-CoV-2 y La distribución de los datos al principio del brote de COVID-19 ha permitido el desarrollo de una variedad de ensayos para diagnosticar pacientes basados en fragmentos del código genético del virus. Pero a medida que aumenta la cantidad de casos potenciales y aumentan las preocupaciones sobre la posibilidad de una pandemia mundial, aumenta la presión para permitir pruebas aún más rápidas y accesibles.
Los métodos de prueba actuales se consideran precisos, pero los gobiernos han restringido las pruebas a las agencias centrales de salud o a unos pocos laboratorios acreditados, lo que limita la capacidad de diagnosticar rápidamente nuevos casos, dice el epidemiólogo e inmunólogo Michael Mina, director del laboratorio de patología y diagnóstico molecular del Hospital Brigham and Womens en Boston. Estas circunstancias están impulsando una carrera comercial para desarrollar nuevas pruebas de COVID-19 que se puedan implementar en hospitales y clínicas para brindar respuestas de diagnóstico en poco tiempo.
A nivel mundial, se han notificado casi 89 000 casos, más de 80 000 de estos en China junto con más de 3.000 muertes. El virus se ha encontrado en 64 países, seis de ellos solo el día anterior.
Cómo funcionan los ensayos actuales de SARS-CoV-2
El genoma completo del nuevo coronavirus fue publicado el 10 de enero de este año, solo unas semanas después de que la enfermedad se identificara por primera vez en Wuhan, China. Una semana después, un grupo de investigadores dirigido por científicos alemanes lanzó el primer protocolo de diagnóstico para COVID-19 utilizando muestras de hisopos de la nariz y la garganta de un paciente; este protocolo basado en PCR ha sido seleccionado desde entonces por la Organización Mundial de la Salud (OMS).
No todos los países han adoptado el diagnóstico recomendado por la OMS, incluido EE. UU.
El ensayo se desarrolló inicialmente a partir de las similitudes genéticas entre el SARS-CoV-2 y su pariente cercano, el SARS, y luego se perfeccionó utilizando los datos del genoma del SARS-CoV-2 para detectar genes virales exclusivos del virus recién descubierto. En particular, la prueba detecta la presencia del gen E del SARS-CoV-2s, que codifica la envoltura que rodea la cubierta viral, y el gen de la enzima ARN polimerasa dependiente de ARN.
Yvonne Doyle, directora médica y directora de protección de la salud de Public Health England, le dice a The Scientist en un correo electrónico que una vez que un laboratorio recibe una muestra, se necesitan 2448 horas para obtenerla. un resultado. Al comentar sobre la precisión de las pruebas, dice que todos los resultados positivos hasta la fecha en el Reino Unido, un total de 36 hasta ahora, se han confirmado con la secuenciación del genoma completo del virus aislado de muestras de pacientes y la sensibilidad analítica de las pruebas en uso. es muy alto.
Este enfoque también respalda las pruebas de laboratorio de COVID-19 en Australia, donde hasta ahora se han diagnosticado 27 casos, dice el virólogo médico Dominic Dwyer, director de patología de salud pública de NSW Health Pathology en Westmead. Hospital de Sídney. Al final, decidimos tener un enfoque de detección utilizando los cebadores de la OMS que se dirigen al llamado gen E del coronavirus, dice. Si una prueba de detección es positiva, hacemos algunas pruebas de confirmación que seleccionan otros objetivos del genoma del virus.
El laboratorio del Hospital Westmead también realiza una secuenciación completa de cada muestra de virus para buscar posibles nuevas cepas de SARS-CoV-2 y ha compartido algunas de esas secuencias en la base de datos internacional Global Initiative on Sharing All Influenza Data (GISAID) para que otros investigadores las estudien. El personal también cultiva el virus y lo visualiza mediante microscopía electrónica. Esa no es realmente una prueba de diagnóstico, pero te da cierta confirmación de lo que estás viendo en el laboratorio, dice Dwyer.
Agrega que, hasta el momento, no hay indicios de resultados falsos positivos, porque cada prueba positiva tiene confirmado con secuenciación del genoma completo, cultivo viral o microscopía electrónica. En cuanto a los falsos negativos, añade, sería difícil saber si a algún paciente infectado se le dio por error el visto bueno.
No todos los países han adoptado el diagnóstico recomendado por la OMS. Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de EE. UU., por ejemplo, han desarrollado su propio ensayo que busca tres secuencias en el gen N, que codifica la fosfoproteína de la nucleocápside que se encuentra en la cubierta del virus, también conocida como la cápside. El ensayo también contiene cebadores para el gen de la ARN polimerasa dependiente de ARN. Dwyer dice que los principios de las pruebas son los mismos; son solo los objetivos genéticos los que varían.
Mina dice que no está claro por qué los CDC eligieron desarrollar un ensayo diferente al seleccionado por la OMS y adoptado por otros países. ¿Esto realmente se basó en el conocimiento superior que tenían los CDC, o fue más un esfuerzo por seguir nuestro propio camino y tener nuestras propias cosas y sentirnos bien por desarrollar nuestra propia prueba en los EE. UU. en comparación con el resto del mundo? dice Mina, quien también es profesora asistente de epidemiología en la Escuela de Salud Pública de Harvard. El CDC se negó a responder a las preguntas de The Scientist.
¿Quién realiza las pruebas?
En el Reino Unido, las pruebas de COVID-19 las realiza un gama de laboratorios acreditados en todo el país. En los EE. UU., hasta hace poco, todas las pruebas de laboratorio para COVID-19 las realizaba exclusivamente el CDC. El tiempo de respuesta para un resultado ha sido de 2472 horas. Mina argumenta que permitir que los hospitales realicen sus propios diagnósticos in situ podría acelerar el proceso. Por ejemplo, los hospitales pueden generar resultados de gripe en una hora, dice Mina, más comúnmente usando ensayos que detectan antígenos virales. Gastamos mucho dinero en obtener pruebas de respuesta rápida en el hospital para la gripe, por ejemplo, porque tenemos que saber cómo clasificar a las personas.
El día o dos o tres que se tarda en contraer COVID-19 Los resultados han tenido ramificaciones logísticas para los hospitales, dice Mina. Si tenemos un paciente del que solo sospechamos que es positivo, aunque no sea positivo, la sola sospecha nos llevará a tener que buscarle una cama de aislamiento, dice.
Ha habido una iniciativa de los CDC para enviar kits de prueba RT-PCR a los laboratorios de salud estatales, dice Molly Fleece, médica de enfermedades infecciosas de la Universidad de Alabama en Birmingham. Con suerte, más laboratorios en todo el país podrán tener acceso a estos kits de prueba y analizar muestras en lugar de tener que enviar todas las muestras a los CDC para su análisis, dice.
Sin embargo, eso El plan tuvo un problema recientemente cuando se descubrió que uno de los reactivos de los kits de los CDC era defectuoso. La agencia ha anunciado que el reactivo ahora se está refabricando.
Pruebas de SARS-CoV-2 en desarrollo
Ahora hay numerosas empresas que trabajan en kits de prueba comerciales en respuesta al creciente diagnóstico demandas de la epidemia. La mayoría está aplicando los mismos métodos de PCR en tiempo real que ya están en uso, pero otros están adoptando un enfoque diferente. Por ejemplo, Mina y sus colegas están probando un diagnóstico en asociación con Sherlock Biosciences, con sede en Cambridge, Massachusetts. Los investigadores están utilizando la tecnología CRISPR para etiquetar las secuencias objetivo del SARS-CoV-2 con una sonda fluorescente.
Aún no estaban en esa etapa de implementación de las pruebas de serología o anticuerpos.
Dominic Dwyer, NSW Health Pathology at Westmead Hospital
En muchos aspectos, es similar a la PCR en tiempo real, pero es más sensible y mucho más rápida, dice Mina. Otro protocolo de diagnóstico basado en CRISPR desarrollado por investigadores del Instituto McGovern del MIT utiliza tiras de papel para detectar la presencia de un virus objetivo y afirma que el resultado tarda alrededor de una hora. Todavía no se ha probado en muestras de pacientes con COVID-19, y el instituto ha enfatizado que la prueba aún debe desarrollarse y validarse para uso clínico, para COVID-19 o cualquier otra enfermedad viral. Mientras tanto, la empresa de biotecnología anglo-francesa Novacyte ha anunciado el lanzamiento de su kit de diagnóstico de PCR en tiempo real para COVID-19, que dice que entregará resultados en dos horas.
Un enfoque de diagnóstico diferente sería idear análisis de sangre para detectar anticuerpos contra el virus SARS-CoV-2, un desarrollo que, según Mina, será un próximo paso importante para monitorear la propagación del virus. ¿Podríamos comenzar a tomar muestras de sangre de personas de todo el mundo y ver cuántas personas que no tenían síntomas o que tenían síntomas mínimos pudieron haber estado expuestas a esto? pregunta Mina.
Dwyer dice que tales enfoques podrían ayudar a detectar cualquier falso negativo que se filtre a través de los protocolos basados en PCR, pero aún no estaban en esa etapa de implementación de las pruebas de serología o anticuerpos. Numerosos grupos están tratando de aislar anticuerpos, algunos con más éxito que otros. Investigadores de la Escuela de Medicina Duke-NUS en Singapur han utilizado pruebas de anticuerpos para demostrar un vínculo entre dos grupos separados de infecciones y en pacientes que habían desaparecido de sus síntomas en el momento en que se les administró la prueba de anticuerpos. Mientras tanto, los investigadores en Taiwán también están trabajando para identificar un anticuerpo contra el SARS-CoV-2 que podría usarse para pruebas de diagnóstico, y dicen que dicha prueba podría arrojar un resultado en cuestión de minutos en lugar de horas.
Bianca Nogrady es una escritora científica independiente con sede en Sydney, Australia.