A medida que la variante omicron BA.5 continúa propagándose, los expertos en salud se preparan cada vez más para un futuro en el que tales variantes de COVID-19 emergen, aumentan y retroceden de manera similar a la gripe estacional. Una parte importante de mantenerse al tanto de estos cambios será la capacidad de monitorear rápidamente el virus a una «escala de población», un esfuerzo que requerirá pruebas precisas y ultrarrápidas.
Para ayudar a enfrentar este desafío, los investigadores de la Facultad de Ciencias de la IUPUI están desarrollando un nuevo biosensor con el potencial de lograr la velocidad y la eficiencia necesarias para el futuro de las pruebas de COVID-19.
El trabajo fue publicado recientemente en Interfaces de materiales aplicados, una revista de la American Chemical Society. Está dirigido por Rajesh Sardar, profesor de química y biología química en la Facultad de Ciencias, y Adrianna Masterson, estudiante de posgrado en el laboratorio de Sardar en el momento del estudio.
«Todos buscan pruebas de alto rendimiento; este tipo de análisis de alta velocidad es esencial para el futuro de la lucha contra el COVID-19», dijo Sardar. «Hay muchas ventajas en nuestra tecnología en particular: es rápida, eficiente, precisa y sensible sin precedentes».
En términos de velocidad, la prueba de COVID-19 del laboratorio de Sardar actualmente puede analizar muestras de 96 personas en menos de tres horas, dijo. En términos de eficiencia, el sistema requiere solo 10 microlitros de sangre.
En comparación, un panel de sangre típico ordenado por un médico de atención primaria recolecta 10 mililitros de sangre, más de 1,000 veces más.
El sensor también funciona con otros tipos de muestras, como la saliva, dijo Sardar. Pero el estudio se realizó con sangre, ya que es el fluido corporal más complejo y, por lo tanto, el mejor indicador de la precisión de un sensor. Todas las muestras de prueba se obtuvieron del Biobanco de Indiana, que proporcionó 216 muestras de sangre, incluidas 141 muestras de pacientes con COVID-19 y 75 muestras de control saludables.
Sobre la base de un análisis ciego, los investigadores de IUPUI encontraron que la tasa de precisión de su biosensor era del 100 por ciento y su tasa de especificidad era del 90 por ciento. En otras palabras, el sensor nunca reportó un falso negativo y solo reportó un falso positivo en 1 de cada 10 muestras. A los efectos de la seguridad pública, Sardar dijo que la ausencia de falsos negativos es más importante que los falsos positivos, porque una persona con un falso negativo puede infectar a otros sin saberlo, mientras que una persona con un falso positivo no es un peligro.
Además, Sardar dijo que se descubrió que el sensor era muy preciso para medir la concentración de anticuerpos contra la COVID-19 en el cuerpo. Esto se debe a que detecta no solo la proteína de pico del virus, sino también las proteínas creadas por el cuerpo para protegerse contra el virus: la inmunoglobina G o IgG.
También dijo que la capacidad de medir los anticuerpos de la COVID-19 es significativa porque muchas pruebas de anticuerpos de la COVID-19 actualmente aprobadas bajo la autorización de uso de emergencia de la FDA no proporcionan recuentos de anticuerpos específicos, a pesar de que este número indica la fuerza de la inmunidad de una persona a infección.
«La medición precisa de los niveles de inmunidad de los pacientes será fundamental para protegerse contra el COVID-19 en el futuro», dijo Sardar. «Esto se puede ver claramente en nuestra situación actual, ya que variantes como omicron y, más recientemente, BA.5, están infectando incluso a personas completamente vacunadas y reforzadas».
Para lograr sus resultados, el biosensor del laboratorio de Sardar utiliza nanoprismas triangulares de oro sintetizados químicamente, que brindan una respuesta óptica única y poderosa incluso a cantidades minúsculas de IgG. También significa que el sensor puede detectar anticuerpos en las primeras etapas de la infección.
El trabajo, que comenzó en los primeros días de la pandemia, se basa en los prometedores resultados iniciales publicados en junio de 2021. A continuación, Sardar tiene como objetivo perfeccionar aún más la tecnología, con el objetivo de poder procesar 384 muestras en menos de una hora. – o 5.000 muestras por día, si se utiliza en un centro de pruebas más grande.
«Esta investigación se trata de prepararse para el futuro», dijo Sardar, quien también es investigador del Centro Oncológico Integral Melvin y Bren Simon de la Universidad de Indiana. «La cepa H1N1 de la gripe tiene casi 100 años. Espero que el coronavirus también nos acompañe durante mucho tiempo. De cara al futuro, debemos idear formas de medir las infecciones de muchas personas, o los riesgos de infección, de forma rápida y sencilla. y de manera eficiente para estar un paso por delante del virus».
Este trabajo fue apoyado en parte por el Centro Nacional para el Avance de la Ciencia Traslacional de los NIH a través de una subvención de Indiana CTSI.
