Prueba rápida para la COVID-19 basada en CRISPR detecta los coronavirus con exactitud en apenas un minuto

Aprovechando su experiencia en el sistema inmunológico bacteriano llamado CRISPR, los investigadores de MSU convirtieron la urgencia de la primera ola de COVID-19 la primavera pasada en una oportunidad para desarrollar una prueba de virus más rápida y sensible. Ahora, aproximadamente un año después, el equipo ha demostrado que la nueva herramienta de diagnóstico puede detectar con exactitud incluso cantidades relativamente pequeñas de coronavirus en muestras de pacientes en menos de 30 minutos y, a veces, en tan solo un minuto.

La tecnología, que se podría usar contra otros virus como el Zika y el Ébola, se basa en un sistema CRISPR Tipo III, que, en bacterias, monitorea la invasión viral. Los CRISPR funcionan como dispositivos de localización molecular que buscan y destruyen el material genético de los virus, pero los sistemas CRISPR de Tipo III que los investigadores de MSU han estudiado tienen una característica adicional que los hace adecuados para reutilizarlos en una herramienta de diagnóstico. Cuando los CRISPR de tipo III se unen a sus objetivos virales, se someten a una transformación estructural similar a encender una llamarada de señal, según los investigadores. Ese brote es detectado por varias otras moléculas CRISPR, que luego destruyen el virus.

El equipo aisló el complejo CRISPR de tipo III de las bacterias y lo reprogramó para reconocer segmentos del genoma del coronavirus. Al comprender cómo el sistema CRISPR genera el destello molecular, el equipo pudo diseñar tres reacciones químicas diferentes, dos de las cuales dan como resultado cambios de color que se pueden ver a simple vista. Otros científicos habían demostrado previamente que los sistemas CRISPR relacionados, llamados Cas12 y Cas13, se podían reutilizar para detectar el Ébola y el Zika. Esas herramientas han demostrado ser valiosas, pero la amplificación de la señal intrínseca proporcionada por el destello molecular de los CRISPR de tipo III puede proporcionar ventajas adicionales. De acuerdo con los investigadores, los CRISPR de tipo III no se habían utilizado anteriormente para el diagnóstico.

Los CRISPR son quizás más conocidos por Cas9, que se ha reutilizado y convertido en una tecnología de edición de genoma de precisión que ha remodelado rápidamente la medicina, permitiendo curas antes impensables para enfermedades genéticas y la promesa de superar el cáncer. El gran avance de convertir los sistemas CRISPR Tipo III en una herramienta de diagnóstico rápido es una prueba más de que los CRISPR son plataformas versátiles y poderosas para la biotecnología. Los próximos pasos para hacer que la tecnología sea útil son racionalizar y empaquetar la química en una forma que pueda administrarse en un entorno médico, dijo. La tecnología está en proceso de ser patentada por MSU y otorgada a una empresa emergente local que actualmente trabaja en las autorizaciones de la Administración de Alimentos y Medicamentos. La compañía espera implementar la prueba basada en CRISPR a finales de este año.

“El coronavirus reveló las limitaciones de nuestras herramientas de diagnóstico estándar, que son relativamente lentas y costosas. El hecho de que se puede reutilizar un sistema inmunológico bacteriano para abordar esas deficiencias es notable”, dijo el investigador de MSU, Blake Wiedenheft, profesor asociado en el Departamento de Microbiología y Biología Celular en la Facultad de Agricultura de MSU. “Tenemos la intención de desarrollar esto en una herramienta de diagnóstico superior que realmente podría ayudar a los pacientes y ser una contribución importante en la lucha contra la enfermedad”.

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Universidad Estatal de Montana