Muchos virus incluido el VIH y la influenza A, mutan tan rápido que identificar vacunas o tratamientos efectivos es como intentar alcanzar un objetivo en movimiento. Una mejor comprensión de la propagación y evolución viral en células individuales podría ayudar. Hoy dia, Los científicos informan sobre una nueva técnica que no solo puede identificar y cuantificar el ARN viral en células vivas, pero también detectan cambios menores en las secuencias de ARN que podrían darles una ventaja a los virus o convertir a algunas personas en "superpropagadores".

Los investigadores presentarán sus resultados en la Reunión y Exposición Virtual de Otoño de 2020 de la American Chemical Society (ACS).

"Para estudiar un nuevo virus como el SARS-CoV-2, Es importante comprender no solo cómo las poblaciones responden al virus, pero cómo los individuos, ya sean personas o células, interactúan con él, "dice Laura Fabris, Doctor., investigador principal del proyecto. "Por eso hemos centrado nuestros esfuerzos en estudiar la replicación viral en células individuales, que en el pasado ha sido un desafío técnico ".

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 super difusores. Es un fenómeno en el que 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 superpropagadores y luego estudiar las secuencias virales en esas células, tal vez podrían aprender cómo evolucionan los virus para volverse más infecciosos o burlar las terapias y las vacunas. Además, Las características de la propia célula huésped podrían ayudar a varios procesos virales y, por lo 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.

Pero primero, Fabris y sus colegas de la Universidad de Rutgers necesitaban desarrollar un ensayo que fuera lo suficientemente sensible para detectar ARN viral, y sus mutaciones, en células vivas individuales. El equipo basó su técnica en la espectroscopia Raman mejorada de 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 de 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, permitiendo a los investigadores detectar tan solo dos cambios de nucleótidos. En tono rimbombante, las nanopartículas podrían entrar en células humanas en un plato, y produjeron una señal SERS solo en aquellas células que expresan ARN de influenza A.

Ahora, Fabris y sus colegas están haciendo una versión del ensayo que produce una señal fluorescente, en lugar de una señal SERS, cuando se detecta ARN viral. "SERS no es una tecnología clínicamente aprobada. Ahora está ingresando a la clínica, "Observa Fabris." Así que queríamos proporcionar a los médicos y virólogos un enfoque con el que estuvieran más familiarizados y tuvieran la tecnología para usar en este momento ". En colaboración con virólogos y matemáticos de otras universidades, el equipo está desarrollando dispositivos de microfluidos, o tecnologías de "laboratorio en un chip", para leer muchas muestras fluorescentes simultáneamente.

Debido a que SERS es más sensible, más económico, más rápido y más fácil de realizar que otros ensayos basados ​​en 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. Fabris ahora está colaborando con una empresa que hace un bajo costo, espectrómetro Raman portátil, lo que permitiría realizar fácilmente el ensayo SERS en el campo.

Fabris y su equipo también están trabajando en la identificación de regiones del genoma del SARS-CoV-2 para apuntar con sondas SERS. "Estamos en el proceso de obtener fondos para trabajar en posibles diagnósticos de SARS-CoV-2 con el método SERS que desarrollamos, "Dice Fabris.