Plataforma de diagnóstico molecular nueva desarrollada usando nanopartículas de oro acorta el tiempo de diagnóstico de la COVID-19

Los investigadores han utilizado nanopartículas de oro para desarrollar una nueva plataforma de diagnóstico molecular que reduce considerablemente el tiempo necesario para la detección de la COVID-19.

La novedosa plataforma basada en nanotecnología presentada por investigadores de la Universidad Chung-Ang (Seúl, Corea del Sur) también podría crear un cambio de paradigma en el campo del diagnóstico molecular, revolucionando la forma en que se detectan y abordan enfermedades infecciosas y futuras epidemias.

La detección y el aislamiento tempranos de la COVID-19 son claves para controlar la transmisión de enfermedades y proteger a las poblaciones vulnerables. El estándar actual para el diagnóstico de la COVID-19 es la reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa (RT-PCR), una técnica en la que los genes virales se detectan después de que son sometidos a múltiples ciclos de amplificación. Sin embargo, esta técnica requiere mucho tiempo, lo que crea una acumulación de pruebas en los centros de diagnóstico y conduce a retraso en los diagnósticos. La nueva plataforma basada en nanotecnología puede acortar el tiempo requerido para el diagnóstico de la COVID-19. Su plataforma de detección de PCR de dispersión Raman mejorada en superficie (SERS), preparada con nanopartículas de oro (AuNP) en las cavidades de sustratos de ‘nanohoyuelo’ de Au (AuNDS), puede detectar genes virales después de solo ocho ciclos de amplificación. Eso es casi un tercio del número requerido con la RT-PCR convencional.

El equipo había desarrollado anteriormente una nueva plataforma de detección en la que las señales SERS de alta sensibilidad son producidas por AuNP dispuestas uniformemente en las cavidades de AuNDS a través de una técnica llamada hibridación de ADN. Sobre la base de este descubrimiento anterior, los investigadores desarrollaron la nueva plataforma SERS-PCR para el diagnóstico de COVID-19. El ensayo SERS-PCR recientemente desarrollado utiliza señales SERS para detectar “ADN puente”: pequeñas sondas de ADN que se descomponen lentamente en presencia de genes virales objetivo. Por tanto, en muestras de pacientes positivos para COVID-19, la concentración de ADN puente (y por tanto la señal de SERS) disminuye continuamente con ciclos progresivos de PCR. Por el contrario, cuando el SARS-CoV-2 está ausente, la señal del SERS permanece sin cambios.

El equipo probó la eficacia de su sistema utilizando dos marcadores objetivo, representativos del SARS-CoV-2, a saber, la proteína de la envoltura (E) y los genes de la polimerasa de ARN dependiente de ARN (RdRp) del SARS-CoV-2. Si bien se requirieron 25 ciclos para la detección basada en RT-PCR, la plataforma SERS-PCR basada en AuNDS requirió solo ocho ciclos, lo que redujo considerablemente la duración de la prueba. Por lo tanto, SERS-PCR podría ser una herramienta importante en el arsenal contra la pandemia de COVID-19, además de revolucionar la detección de enfermedades infecciosas y el abordaje de futuras epidemias.

“La RT-PCR convencional se basa en la detección de señales de fluorescencia, por lo que se requieren de 3 a 4 horas para detectar el SARS-CoV-2. Esta velocidad no es suficiente teniendo en cuenta la rapidez con la que se propaga la COVID-19. Queríamos encontrar una manera de reducir este tiempo al menos a la mitad”, dijo el profesor Jaebum Choo, explicando la motivación detrás del estudio. “Aunque nuestros resultados son preliminares, proporcionan una prueba de concepto importante para la validez de SERS-PCR como técnica de diagnóstico. Nuestra técnica SERS-PCR basada en AuNDS es una nueva plataforma de diagnóstico molecular prometedora que puede acortar considerablemente el tiempo requerido para la detección de genes en comparación con las técnicas convencionales de RT-PCR. Este modelo se puede ampliar aún más incorporando un muestreador automático para desarrollar un sistema de diagnóstico molecular de próxima generación”.

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Universidad Chung-Ang