Utilizando avances técnicos que aún no se habían desarrollado cuando comenzó el brote de ébola de 2014, Los científicos dirigidos por UC San Francisco completaron un estudio de prueba de principio sobre un análisis de sangre en tiempo real basado en la secuenciación del ADN que se puede usar para diagnosticar rápidamente el Ébola y otras infecciones agudas. Los investigadores dijeron que la prueba se puede utilizar incluso donde el espacio de laboratorio y la infraestructura médica son escasos.

Charles Chiu, MARYLAND, Doctor, profesor asociado de medicina de laboratorio en UCSF, dirigió un equipo que detectó las huellas genéticas del Ébola en muestras de sangre almacenadas de dos pacientes africanos que tenían fiebre hemorrágica aguda, completar el diagnóstico dentro de las cinco horas posteriores a la apertura de las muestras; la secuenciación del ADN en sí tomó solo 10 minutos.

La mayoría de las pruebas de diagnóstico genético disponibles comercialmente o basadas en la investigación se dirigen a patógenos específicos. Pero los colegas de Chiu y UCSF han sido pioneros en técnicas que no requieren que los patógenos sospechosos sean identificados de antemano para detectar sus huellas genéticas únicas. Este enfoque imparcial de analizar todo el ADN en una muestra clínica sin saber qué especies están presentes, que se utilizó en la detección del ébola, se llama análisis "metagenómico".

Para obtener resultados tan rápidos, los investigadores desarrollaron un nuevo software de análisis y visualización y lo utilizaron en una computadora portátil para aprovechar una tecnología emergente de secuenciación de ADN conocida como secuenciación de nanoporos.

En el mismo conjunto de experimentos, publicado en línea en Medicina del genoma el 28 de septiembre los investigadores pudieron detectar el virus Chikungunya, de un brote puertorriqueño, con la misma rapidez en una muestra de sangre de un donante sin síntomas, pero que finalmente informó tener fiebre y dolores en las articulaciones. En otro ejemplo del poder de la técnica, detección del virus de la hepatitis C en la sangre de un paciente infectado con UCSF, presente en una concentración mucho más baja que los otros virus, tomó solo 40 minutos desde el inicio de la secuenciación.

"Esta tecnología genómica en el punto de atención será particularmente atractiva en el mundo en desarrollo, donde los recursos críticos, incluyendo energía eléctrica confiable, espacio de laboratorio, y capacidad del servidor computacional, son a menudo muy limitados, "Dijo Chiu.

Muchas empresas están desarrollando tecnología de nanoporos, que distingue los ácidos nucleicos individuales por las perturbaciones distintivas que crean en las corrientes eléctricas cuando pasan individualmente a través de poros microscópicos. El grupo de laboratorio de Chiu fue uno de los primeros en pagar $ 1, 000 para acceder a un secuenciador de nanoporos de ADN experimental fabricado por Oxford Nanopore Technologies, llamado el MinION. El dispositivo es lo suficientemente pequeño como para caber en la palma de la mano y se alimenta mediante una conexión USB a una computadora portátil.

El año pasado, utilizando un enfoque metagenómico similar para la detección de patógenos, Chiu se asoció con colegas de UCSF para resolver un misterio médico que se destacó en un Revista de Medicina de Nueva Inglaterra caso de estudio. Los investigadores utilizaron su software y otra tecnología de secuenciación de ADN para analizar todo el ADN en una muestra de líquido cefalorraquídeo. que condujo al diagnóstico de una causa bacteriana inusual pero tratable de encefalitis en un niño de Wisconsin gravemente enfermo cuya salud había empeorado durante meses.

Ese análisis anterior tomó dos días. La detección del ébola en el nuevo estudio fue más rápida porque la secuenciación de nanoporos produce datos de forma inmediata y en tiempo real. a diferencia de la tecnología utilizada en el caso de Wisconsin, que tarda mucho más en proporcionar datos para el análisis.

La tecnología Nanopore es nueva y aún propensa a errores, Chiu dijo, pero la velocidad y la precisión están mejorando a un ritmo rápido. Con el tiempo necesario para la secuenciación del ADN, análisis e informes ahora reducidos a minutos, Chiu se ha propuesto optimizar y automatizar el paso de preparación de muestras, que todavía requiere varias horas, para uso tanto en laboratorio clínico como en campo.

"Hasta donde sabemos, esta es la primera vez que se ha utilizado la secuenciación de nanoporos para la detección metagenómica en tiempo real de patógenos en muestras clínicas complejas en el contexto de infecciones humanas, ", Dijo Chiu." Las pruebas imparciales en el punto de atención de patógenos mediante una secuenciación metagenómica rápida tienen el potencial de transformar radicalmente el diagnóstico de enfermedades infecciosas tanto en entornos clínicos como de salud pública ".