Análisis novedoso mediante SERS podría identificar a los superpropagadores portadores de mutaciones del coronavirus

Para comprender cómo las poblaciones responden al virus SARS-CoV-2, así como la forma cómo los individuos interactúan con él, los investigadores centraron sus esfuerzos en estudiar la replicación viral en células individuales, lo que anteriormente había sido un desafío técnico. En sus resultados presentados en el Congreso y Exposición Virtual de Otoño de 2020 de la Sociedad Americana de Química (ACS), los investigadores destacaron cómo el análisis de células individuales en lugar de grandes poblaciones podría contribuir en gran medida a comprender mejor muchas facetas de los brotes virales, como los superpropagadores. Algunas células o personas portan cantidades inusualmente altas de virus y, por lo tanto, pueden infectar a muchas otras. Si los investigadores pudieran identificar células individuales con altas cargas virales en los superpropagadores y luego estudiar las secuencias virales en esas células, tal vez podrían aprender cómo los virus evolucionan para volverse más infecciosos o burlar las terapias y vacunas. Además, las características, de la propia célula huésped, podrían ayudar a varios procesos virales y, por tanto, convertirse en objetivos de las terapias. En el otro extremo del espectro, algunas células producen virus mutados que ya no son infecciosos. Comprender cómo sucede esto también podría conducir a nuevas terapias antivirales y vacunas.

Como resultado, los investigadores se enfocaron en desarrollar un ensayo que fuera lo suficientemente sensible como para detectar el ARN viral y sus mutaciones en células vivas individuales. El equipo basó su técnica en la espectroscopia Raman amplificada por superficie (SERS), un método sensible que detecta interacciones entre moléculas a través de cambios en la forma en que dispersan la luz. Los investigadores decidieron utilizar el método para estudiar la influenza A. Para detectar el ARN del virus, agregaron a las nanopartículas de oro un “ADN de baliza” específico para la influenza A. En presencia del ARN de la influenza A, la baliza produjo una fuerte señal SERS, mientras que, en ausencia de este ARN, no lo hizo. La baliza produjo señales SERS más débiles con un número creciente de mutaciones virales, lo que permitió a los investigadores detectar tan solo dos cambios de nucleótidos. Es importante destacar que las nanopartículas podían ingresar a las células humanas en una placa de cultivo y produjeron una señal SERS solo en aquellas células que expresan ARN de influenza A.

Actualmente, los investigadores hacen una versión del ensayo que produce una señal fluorescente, en lugar de una señal SERS, cuando se detecta el ARN viral. En colaboración con virólogos y matemáticos de otras universidades, el equipo desarrolló dispositivos de microfluidos, o tecnologías de “laboratorio en un chip”, para leer muchas muestras fluorescentes simultáneamente. Debido a que SERS es más sensible, más barato, más rápido y fácil de realizar, que otros ensayos basados en la fluorescencia o la reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa (conocida como RT-PCR), podría resultar ideal para detectar y estudiar virus en el futuro. Los investigadores también trabajan en la identificación de regiones del genoma del SARS-CoV-2 para apuntar con sondas SERS.

“Para estudiar un virus nuevo como el SARS-CoV-2, es importante comprender no solo cómo las poblaciones responden al virus, sino cómo los individuos, ya sean personas o células, interactúan con él. Por eso, hemos centrado nuestros esfuerzos en estudiar la replicación viral en células individuales, lo que en el pasado ha sido un desafío técnico”, dijo Laura Fabris, Ph.D., investigadora principal del proyecto. “Estamos en el proceso de obtener fondos para trabajar en posibles diagnósticos de SARS-CoV-2 con el método SERS que desarrollamos”.

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Universidad de Rutgers