La vía rápida hacia un ‘Kit Fortitude’ para el diagnóstico rápido de COVID-19
Los investigadores de A*STAR respondieron rápidamente a la pandemia de COVID-19 y desarrollaron el Fortitude Kit de diagnóstico en cuestión de semanas. Crédito: Unsplash
Puede parecer que fue hace mucho tiempo, pero fue solo a fines de enero de 2020 que Singapur confirmó su primer caso del entonces novedoso coronavirus que causaba el COVID-19. En medio de la atmósfera frenética de las vacaciones del Año Nuevo chino, pocos habrían sospechado que la extraña neumonía se convertiría en la pandemia mundial que es hoy.
Pero a un par de científicos de la Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación de Singapur (A*STAR) se les aguzó el oído. «Ya escuchamos a través de diferentes canales en diciembre que había algún tipo de neumonía en Wuhan», recordó el Dr. Sebastian Maurer-Stroh, Director Ejecutivo Adjunto (Investigación) del Instituto de Bioinformática (BII) de A*STAR.
Atormentados por el recuerdo de brotes anteriores, incluido el SARS en 2003, la gripe porcina en 2009 y el zika en 2016, los investigadores locales se pusieron en acción incluso antes de que el virus hubiera llegado a las costas locales. Con el avance de las tecnologías de secuenciación a lo largo de los años, los investigadores chinos publicaron el borrador del genoma del virus SARS-CoV-2 a mediados de enero, lo que permitió a los científicos de todo el mundo crear rápidamente sus kits de diagnóstico.
Para la primera semana de febrero, los investigadores de A*STAR, junto con sus colaboradores en el Hospital Tan Tock Seng (TTSH), ya habían presentado un diagnóstico de COVID-19 desarrollado localmente, llamado Fortitude Kit, y lo enviaron a varios hospitales locales, tanto locales y en el extranjero. En marcado contraste, durante el brote de SARS de 2003, los kits de diagnóstico estuvieron disponibles en Singapur solo unos meses después del brote. Este es un vistazo al viaje rápido del kit Fortitude desde el banco hasta la cama.
Detectar a un asesino sigiloso
El kit Fortitude se basa en una técnica conocida como polimerasa de transcripción inversa en tiempo real reacción en cadena (RT-PCR). El proceso de prueba comienza con la recolección de hisopos nasales o nasofaríngeos de personas sospechosas de tener COVID-19. Una vez transportado al laboratorio, el ARN viral se extrae de estos hisopos. Ahí es donde el propio Fortitude Kit entra en la ecuación.
Cada kit comprende una prueba de RT-PCR de un solo paso, que viene preparada con todos los reactivos necesarios en las cantidades correctas. Estos reactivos incluyen transcriptasa inversa, una enzima que convierte el ARN viral en ADN, así como secuencias cortas de ADN llamadas cebadores que pueden detectar la huella genética única del SARS-CoV-2. Durante la RT-PCR, los cebadores reconocen y se unen a las secuencias de ADN viral convertidas a partir de ARN. Los ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento luego activan la polimerasa Taq para crear exponencialmente copias idénticas de ADN viral hasta que la máquina las detecte.
Ejecutar el Fortitude Kit solo toma alrededor de 90 minutos, pero los pasos de preparación se suman unas pocas horas y los resultados pueden tardar un día o más en publicarse, según los recursos de los proveedores de atención médica.
Aún así, la RT-PCR se considera ampliamente como el estándar de oro para la detección de virus como el SARS-CoV-2. A diferencia de otros diagnósticos en el mercado, las pruebas basadas en RT-PCR tienen tasas de especificidad de más del 99 por ciento, lo que significa que las personas que dan positivo realmente tienen la enfermedad. La sensibilidad de las pruebas de RT-PCR depende de la etapa de la enfermedad, siendo cercana al 100 por ciento en la primera semana de la enfermedad, pero luego se vuelve menos sensible a medida que pasa el tiempo. Hasta ahora, Fortitude se ha convertido en uno de los kits de diagnóstico más ampliamente adoptados en el mercado.
Todas las manos a la obra
El kit Fortitude fue posible gracias a un poderoso equipo de líderes científicos de Singapur. mentes, a saber, los científicos de A*STAR, el Dr. Maurer-Stroh y el Dr. Masafumi Inoue; así como el director ejecutivo de Diagnostics Development (DxD) Hub, el Dr. Sidney Yee, y el Dr. Timothy Barkham de TTSH. Cada experto aportó su propio conjunto de habilidades especializadas a la mesa en la lucha contra el COVID-19.
Con su experiencia en biología computacional, Maurer-Stroh examinó las secuencias genéticas del virus y su evolución a lo largo del tiempo, compartiendo sus ideas sobre la base de datos pública de la Iniciativa mundial para compartir todos los datos sobre la influenza (GISAID). Armado con estos datos, Inoue, Jefe del Grupo de Diagnóstico en el Centro de Desarrollo de Medicamentos Experimentales (EDDC) de A*STAR, comenzó a desarrollar el prototipo de Fortitude Kit. ¿La primera orden del día? Diseñar cebadores que apuntarían al SARS-CoV-2.
«Asegurar diseños de cebadores de calidad es siempre nuestro enfoque en el desarrollo de kits de diagnóstico», dijo Inoue. Para hacerlo, su equipo primero tuvo que identificar una secuencia distinta para apuntar que también fuera compartida por las cepas del brote actual. Esto requirió que Inoue comparara y contrastara múltiples genomas de coronavirus, solicitando la ayuda de colegas como Maurer-Stroh para reducir la elección de regiones a las que apuntar usando bioinformática. Al final, optaron por una región que codifica una enzima que cataliza la replicación del ARN a partir de una plantilla de ARN.
«Elegimos esa región como objetivo principal porque sabíamos que tenía el menor número de mutaciones en el virus del SARS de 2003», explicó Inoue. Al diseñar cebadores basados en las porciones únicas del virus que son menos propensas a las mutaciones, el kit puede detectar fácilmente más cepas virales circulantes.
Una vez que los cebadores y el prototipo estuvieron en su lugar, Barkham de TTSH dio un paso para ajustar los parámetros del kit. Su equipo ajustó el proceso de RT-PCR en varios puntos, llevándolo a cabo a diferentes concentraciones o temperaturas para identificar las condiciones ideales. También evaluaron el kit en muestras de pacientes reales, que podrían contener moléculas que podrían confundir la prueba y generar lecturas inexactas.
El equipo de Yee en DxD Hub, una plataforma nacional dirigida por por A*ccelerate, el brazo de comercialización de A*STAR. «Optimizamos el ensayo para estar seguros de que funciona siempre», compartió. «También desarrollamos todo el proceso de producción, porque es más que solo juntar cosas en un kit. También son muchas instrucciones de fabricación, control de calidad y protocolos de garantía de calidad».
Dado el enorme esfuerzo requerido para desarrollar un diagnóstico, es notable que A*STAR y TTSH lograron hacerlo con éxito en menos de un mes. Sus largas noches de insomnio fueron impulsadas por la pura fuerza de voluntad para ayudar a Singapur a enfrentar su mayor crisis hasta el momento. «Esta es solo una pequeña instantánea del equipo involucrado en el lanzamiento de un solo producto, Fortitude Kit», comentó Yee. «Realmente se necesita todo el ecosistema de I+D de Singapur y somos muy afortunados de ser parte de él».
El regalo de Singapur para el mundo
En Singapur, el Fortitude Kit ha estado en uso rutinario en 13 hospitales y laboratorios públicos y privados desde febrero. Hasta la fecha, el kit también se ha implementado en más de 20 países. Si bien DxD Hub produjo el lote inicial de kits, el conocimiento se transfirió de manera no exclusiva a un puñado de empresas de biotecnología para ampliar y fabricar las pruebas de diagnóstico.
De una producción semanal de 100 000 pruebas al comienzo del brote, el ejercicio de transferencia de fabricación aumentó la producción a más de cuatro veces por semana. «Fortitude está ahora en alrededor de 20 países. Es probablemente uno de los kits de prueba de RT-PCR más utilizados en el mundo», compartió Yee. Más allá de su evidente beneficio clínico, Fortitude Kit también ha ayudado a difundir la marca de Singapur y A*STAR en todo el mundo, agregó.
Aún así, el trabajo continúa. «Los virus de ARN están mutando todo el tiempo», explicó Maurer-Stroh. La mayoría de las mutaciones son pequeños cambios, pero monitorear de cerca la evolución del virus permite que A*STAR responda rápidamente y modifique Fortitude si es necesario.
En medio de la crisis del coronavirus que evoluciona rápidamente, una cosa es segura: Singapur seguir luchando contra el coronavirus con Fortaleza.
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El biosensor de diagnóstico detecta rápidamente el SARS-CoV-2 a partir de hisopos nasofaríngeos Proporcionado por la Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación (A*STAR), Singapur Cita: La vía rápida para a ‘Fortitude Kit’ para el diagnóstico rápido de COVID-19 (27 de julio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-fast-track-fortitude-kit-rapid.html Este documento es sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.