Las pruebas de anticuerpos robustas y generalizadas han surgido como una estrategia clave en la lucha contra el SARS-CoV-2, el virus responsable de la pandemia COVID-19. Sin embargo, los métodos de prueba actuales son demasiado imprecisos o demasiado costosos para ser factibles a escala mundial. Pero ahora, Los científicos de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) han desarrollado una Prueba de anticuerpos confiable y de bajo costo.

El dispositivo, descrito en un estudio de prueba de concepto publicado esta semana en Biosensores y bioelectrónica , utiliza tecnología portátil de laboratorio en un chip para medir con precisión la concentración de anticuerpos presentes en el plasma sanguíneo diluido.

Los anticuerpos son proteínas producidas por el sistema inmunológico para neutralizar el virus. La investigación ha encontrado que los anticuerpos COVID-19 están presentes en las últimas etapas de la infección y pueden permanecer en la sangre una vez que la infección ha desaparecido. permitiendo identificar a los individuos previamente infectados. Las pruebas de anticuerpos son, por tanto, un medio importante para determinar la propagación total del coronavirus, información que es crucial para orientar las políticas de salud pública.

Y, sin embargo, muchas naciones hasta ahora no han empleado pruebas de anticuerpos a gran escala.

"Muchas plataformas existentes para pruebas de anticuerpos son precisas y fiables, pero son costosos y deben ser llevados a cabo en un laboratorio por operadores capacitados. Esto significa que puede llevar horas, o incluso días, para obtener resultados, "dijo el Dr. Riccardo Funari, primer autor e investigador postdoctoral en la Unidad de Micro / Bio / Nanofluídica del OIST. "Otras pruebas son más fáciles de usar, portátil y rápido, pero no son lo suficientemente precisos, lo que dificulta los esfuerzos de prueba ".

Los investigadores evitaron este compromiso entre precisión y accesibilidad mediante el desarrollo de una plataforma de prueba de anticuerpos alternativa que combina una poderosa tecnología de detección de luz con un chip de microfluidos. El chip proporciona resultados en 30 minutos y es muy sensible. detectando incluso la concentración de anticuerpos más baja clínicamente relevante. Cada chip es barato de fabricar y anula la necesidad de un laboratorio u operadores capacitados, aumentar la viabilidad de las pruebas a nivel nacional.

Y hay otra ventaja distintiva de esta plataforma recientemente desarrollada. "La prueba no solo detecta si los anticuerpos están presentes o ausentes, sino que también proporciona información sobre la cantidad de anticuerpos producidos por el sistema inmunológico. En otras palabras, es cuantitativo, "dijo la profesora Amy Shen, quien lidera la Unidad de Micro / Bio / Nanofluídica. "Esto amplía enormemente sus aplicaciones potenciales, desde el tratamiento de COVID-19 hasta su uso en el desarrollo de vacunas ".

Iluminando los anticuerpos

La plataforma de prueba de anticuerpos consta de un chip de microfluidos que está integrado con una sonda de luz de fibra óptica. El chip en sí está hecho de un portaobjetos de vidrio cubierto de oro con un canal de microfluidos incrustado. Usando un voltaje eléctrico, el equipo fabricó decenas de miles de diminutas estructuras de oro puntiagudas, cada uno más pequeño que la longitud de onda de la luz, en un portaobjetos de vidrio.

Luego, los investigadores modificaron estas nanopúas de oro uniendo un fragmento de la proteína de la punta del SARS-CoV-2. Esta proteína es crucial para ayudar al coronavirus a infectar las células y provoca una fuerte reacción del sistema inmunológico de una persona infectada.

En este estudio de prueba de concepto, Los científicos demostraron el principio detrás de cómo la prueba detecta anticuerpos mediante el uso de una muestra de plasma humano artificial enriquecida con anticuerpos COVID-19 que son específicos de la proteína de pico.

Usando una bomba de jeringa, la muestra se extrae a través del chip. A medida que el plasma fluye más allá de los nanopikes de oro recubiertos de proteína, los anticuerpos se unen a los fragmentos de proteína de pico. Este evento de unión es luego detectado por la sonda de luz de fibra óptica.

"El principio de detección es simple pero poderoso, ", dijo el Dr. Funari. Explicó que se basa en el comportamiento único de los electrones en la superficie de las nanopigas de oro, que oscilan juntos cuando son golpeados por la luz. Estos electrones resonantes son muy sensibles a los cambios en el entorno circundante, como la unión de anticuerpos, lo que provoca un cambio en la longitud de onda de la luz absorbida por los nanopikes.

"Cuantos más anticuerpos se unan, cuanto mayor sea el cambio en la longitud de onda de la luz absorbida, "agregó el Dr. Funari." La sonda de fibra óptica está conectada a un detector de luz que mide este cambio. Usando esa información, podemos determinar la concentración de anticuerpos dentro de la muestra de plasma ".

Un futuro brillante

La implementación a gran escala de una prueba cuantitativa podría tener un gran impacto en la forma en que se trata el COVID-19.

Por ejemplo, Las pruebas cuantitativas podrían ayudar a los médicos a rastrear la eficacia con la que el sistema inmunológico de un paciente está combatiendo el virus. También podría utilizarse para ayudar a identificar donantes adecuados para un tratamiento experimental prometedor. llamada terapia de transfusión de plasma, donde la sangre rica en anticuerpos de un paciente recuperado se dona a pacientes actualmente infectados para ayudarlos a combatir el virus.

Ser capaz de medir el nivel de respuesta inmune también puede ayudar al desarrollo de vacunas. permitiendo a los investigadores determinar la eficacia con la que una vacuna de prueba activa el sistema inmunológico.

Sin embargo, los investigadores enfatizaron que el dispositivo aún está en desarrollo activo. La unidad tiene como objetivo reducir el tamaño de la viruta para reducir los costos de fabricación y también está trabajando para mejorar la confiabilidad de la prueba.

"Hemos demostrado que el dispositivo funciona para detectar diferentes concentraciones del anticuerpo de la proteína de pico en muestras de plasma humano artificial. Ahora queremos ampliar la prueba para que el chip pueda detectar múltiples anticuerpos diferentes al mismo tiempo". ", dijo el Dr. Funari." Una vez que el dispositivo esté optimizado, planeamos colaborar con hospitales e instituciones médicas locales para realizar pruebas en muestras de pacientes reales ".