En la carrera infatigable que realizan a diario miles de científicos para aliviar los costos en vidas humanas que está ocasionando la pandemia, la que se pone al frente en cuanto al diagnóstico, es una prueba que puede detectar el coronavirus en cosa de cinco minutos y que ha sido desarrollada usando la técnica de CRISPR. Lo mejor es que no requiere equipos de laboratorio caros y se puede hacer en las escuelas, oficinas y claro, en los consultorios médicos.
“Parece que tenemos un test muy sólido, que es muy elegante”, dice Max Wilson, biólogo molecular de la Universidad de California.
CRISPR se diseñó basándose en un sistema encontrado en las bacterias y que las equipa para desarrollar una inmunidad adaptativa a los ataques de virus. Le permite a la bacteria reconocer las secuencias de ADN o ARN viral que se han insertado, para luego cortarlas y sacarlas, y reparar la ruptura en su ADN.
En el laboratorio y ya en diversos tejidos, cualquier secuencia corta de ADN puede editarse programando la maquinaria del CRISPR (dotado de una especie de “tijeras”), al igual que en el computador se edita un texto: localizar lo deseado, cambiarlo, eliminarlo, juntar las partes y dejar el texto como se quiere.
En el caso del coronavirus, CRISPR trabaja identificando una secuencia de ARN de unas veinte bases (letras), únicas del SARS-Cov-2. Para hacerlo se creó un ARN guía que es complementario de la secuencia del ARN blanco, que entonces se unirá a él en una solución. Hecha la unión, las “tijeras” cortan el resto de ARN. Los cortes liberan una partícula fluorescente en la solución. Un pulso de láser y si las partículas se iluminan, ¡ahí está el virus!
Esta técnica de test inicial requería que los investigadores hicieran muchas copias del ARN viral para facilitar su detección, con el consecuente gasto de tiempo y químicos muy costosos.
Ahora, el equipo de investigadores liderados por Jennifer Doudna, profesora en la Universidad de California, informan el jueves de esta semana de la creación de un nuevo test CRISPR de diagnóstico que no amplifica el ARN del coronavirus. Después de meses probando cientos de guías hasta encontrar la mejor, esa pudo detectar un número tan pequeño de virus como 100 000 en un mililitro. Si le añaden una segunda guía de ARN, el número baja a 100. Aunque lo ideal sería detectar un único virus, la nueva técnica lo hace con precisión en cinco minutos, en lugar de las horas de un día.
La otra ventaja es que es posible cuantificar la presencia del virus en una muestra. Al no amplificar el material genético del virus para poder detectarlo, medir la intensidad de la señal fluorescente, que será proporcional a la cantidad de virus, no solo permitirá saber si una muestra es positiva o no, sino la cantidad de virus que tiene el paciente, algo de muchísima utilidad al momento de diseñar un tratamiento.
Pero todo esto es el resultado de años de trabajo, primero los invertidos por muchos investigadores para perfeccionar la técnica de CRISPR, sino a los dedicados por Doudna y sus colaboradores ya centrados en diseñar pruebas de detección del virus cuando se supo la que se venía con la pandemia.
Doudna, al inicio de marzo convirtió un laboratorio de casi 250 metros cuadrados en un centro donde se empezaron a realizar pruebas para detectar los nuevos casos de la Covid-19 para atender a hospitales del área de San Francisco y con la capacidad de procesar mil muestras al día, funcionando las 24 horas. Se propusieron alcanzar las tres mil de ser necesario.
“Este es un problema muy, muy complicado. Necesitamos volar para hacer los diagnósticos. Ha habido dificultades para hacerlos, pero para eso estamos aquí”, dijo en su momento Doudna. En pocos días se necesitarían unos 900 000 kits. En su esfuerzo está acompañada por otras instituciones como The Broad Institute en Cambridge, quienes podrán procesar dos mil pruebas diarias.
El nuevo laboratorio de Doudna cuenta con más de 50 voluntarios de Berkeley y alrededores, gigantes de la producción de equipos de laboratorio, analistas informáticos, fabricantes de robots.
“Es increíble ver lo rápido cómo esto se ensambla y cómo se escriben softwares en una noche para poner a funcionar semejante proyecto con eficacia y seguridad. De verdad es asombroso”, señalaba.
El papeleo necesario se movió muy rápido y en la primera semana de abril se iniciaron los primeros 300 ensayos seguros. El laboratorio ha sobrepasado los límites de los ensayos manuales con la ayuda de los robots hechos a medida. “Piense en esto. Sin robots los resultados se demoran siete días. Nunca antes nos había tocado enfrentarnos a algo parecido, donde los laboratorios clínicos necesitan los resultados al vuelo”, dice Doudna.
Y fíjese usted, el paso de gigante que han dado esta mujer asombrosa y su equipo. En esta semana de octubre de 2020, el martes le conceden el Nobel en química compartido con la microbióloga Emmanuelle Charpentier, investigadora ahora en el Max Planck, y el jueves anuncia este logro espectacular que cambiará la forma y la eficacia de cómo se detectarán los nuevos contagios del coronavirus.
Aunque es importante señalar que el desarrollo de la técnica de CRISPR no ha sido precisamente un caminito de rosas. Los potenciales problemas de romper barreras antes infranqueables como poner las manos en el material genético hasta el punto de llegar a reescribirlo ha generado muchísimos miedos, más bien infundados, porque para ello existen los organismos que deben regular un manejo ético estricto de cuándo, cómo y en qué organismos o momentos del desarrollo se aplican.
En una conferencia de prensa a raíz del Nobel, Doudna se enfocó en el “espíritu colaborativo” que ha dirigido mucho de su trabajo con CRISPR y reconoció a los tantos otros científicos que han contribuido al desarrollo del campo.
“En cualquier premio, usted sabe, en cualquier trabajo en la ciencia hay muchas personas que contribuyen a lo largo del proceso. Y esto es aún más cierto en el caso de CRISPR”, dijo.
Tan pronto recibió la famosa llamada del anuncio, se acordó de haberle dicho a su hijo:
Ninguno de nosotros se dedica a la ciencia, o al menos yo no, para ganar premios. Lo hacemos porque queremos entender algo cierto sobre la naturaleza.
Referencias
- Martin Jinek, et al., A Programmable Dual-RNA–Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity, Science 337, Issue 6096 (2012) 816-821. DOI: 10.1126/science.1225829
- Parinaz Fozouni, et al., Direct detection of SARS-CoV-2 using CRISPR-Cas13a and a mobile phone, Med RxIV, 2020
Sobre el artículo original
El artículo ¡La prueba del coronavirus en cinco minutos! apareció el 13 de octubre de 2020 en el blog Ciencia Cierta.
Un especial agradecimiento a la autora por permitir su reproducción en Mujeres con ciencia.
Sobre la autora
Josefina Cano es PhD en Genética Molecular de la Universidad de Sao Paulo. Premio Nacional de Ciencias Alejandro Angel Escobar y otras distinciones en Colombia. Ahora vive en Nueva York dedicada a la divulgación de la ciencia.