Sensor diagnóstico rápido detecta el SARS-CoV-2 directamente de los extractos de los hisopados

Un equipo de investigadores de Corea del Sur desarrolló una herramienta de diagnóstico para la detección rápida del coronavirus a partir de muestras de hisopos sin necesidad de pasos previos de preparación.

El nuevo coronavirus de origen zoonótico, SARS-CoV-2 (2019-nCoV) se identificó por primera vez en pacientes con enfermedad respiratoria aguda (COVID-19). Este virus es genéticamente similar al coronavirus del SARS y a los coronavirus tipo SARS de murciélago. El brote se detectó inicialmente en Wuhan, una ciudad importante de China, pero posteriormente se convirtió en una pandemia, que causa estragos en la mayoría de los países del mundo. En este momento, se han confirmado más de 2.500.000 casos de la enfermedad en todo el mundo con cientos de miles de muertes. Los signos de infección son altamente inespecíficos e incluyen síntomas respiratorios, fiebre, tos, disnea y neumonía viral. Los ancianos y las personas con enfermedades crónicas parecen sufrir una enfermedad más grave que la población más joven y saludable.

Una de las características de la COVID-19 es que el virus puede ser transmitido por personas que no son sintomáticas, que no tienen fiebre ni signos de infección. Al carecer de la capacidad de evaluar a estos pacientes asintomáticos de manera rápida y efectiva, las autoridades sanitarias no tienen forma de predecir el momento óptimo para reducir el riesgo de transmisión de enfermedades mediante la implementación de medidas de cuarentena efectivas o cuándo aliviar las restricciones de cuarentena. Por lo tanto, el rastreo de fuentes desconocidas de COVID-19, la detección rápida y precisa de posibles portadores de virus y el diagnóstico de pacientes asintomáticos son pasos cruciales para la intervención y prevención en una etapa temprana.

Para enfrentar este desafío, los investigadores del Centro de Investigación para el Análisis de Bioconvergencia del Instituto de Ciencias Básicas de Corea (Cheongju, República de Corea), desarrollaron un sensor de diagnóstico rápido que detecta el virus directamente en un tubo de solución tampón que contiene las muestras de los hisopos, sin ningún paso de preparación.

El dispositivo de biosensores basado en transistores de efecto de campo (FET) se produjo mediante el recubrimiento de láminas de grafeno con un anticuerpo específico contra la proteína de la punta del SARS-CoV-2. El anticuerpo de la punta del SARS-CoV-2 se inmovilizó en el dispositivo fabricado a través de la formación de un éster de N-hidroxisuccinimida de ácido 1-pirenobutírico (PBASE), un agente de acoplamiento de interfaz eficiente usado como un conector de sonda.

El rendimiento del sensor se determinó usando proteína de antígeno purificada, partículas de virus cultivadas y muestras de torunda nasofaríngea de pacientes con COVID-19. Los resultados mostraron que el dispositivo FET podía detectar la proteína de la punta de SARS-CoV-2 a concentraciones de un femtogramo/mililitro en solución salina tamponada con fosfato y 100 femtogramos/mililitro en medio de transporte clínico. Además, el sensor FET detectó con éxito el virus SARS-CoV-2 intacto en medio de cultivo y muestras clínicas.

El potencial clínico del dispositivo FET se demostró mediante la detección de la proteína del antígeno SARS-CoV-2 en el medio de transporte utilizado para los hisopados nasofaríngeos y el virus SARS-CoV-2 cultivado, así como del virus SARS-CoV-2 de las muestras clínicas. Además, el sensor pudo diferenciar la proteína del antígeno de SARS-CoV-2 de las del virus MERS-CoV estrechamente relacionado.

El dispositivo FET se describió en la edición en línea del 15 de abril de 2020 de la revista ACS Nano.

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Instituto de Ciencias Básicas de Corea