La tecnología basada en chips permite la detección directa del virus del Ébola fiable
Un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de California en Santa Cruz ha desarrollado una tecnología basada en chips para la detección fiable del virus del Ébola y otros patógenos virales. El sistema utiliza la detección óptica directa de moléculas virales y se puede integrar en un instrumento sencillo, portátil para su uso en situaciones de campo donde se necesita detección rápida y precisa de las infecciones de Ébola para controlar los brotes.
Las pruebas de laboratorio utilizando preparaciones de virus de Ébola y otros virus de la fiebre hemorrágica mostró que el sistema tiene la sensibilidad y la especificidad necesaria para proporcionar un ensayo clínico viable. El equipo informó de sus resultados en un artículo publicado el 25 de septiembre en la naturaleza Scientific Reports .
Un brote de virus de Ébola en África occidental ha matado a más de 11.000 personas desde 2014, con nuevos casos ocurridos recientemente en Guinea y Sierra Leona. El estándar de oro actual para la detección de virus Ebola se basa en una reacción método llamado cadena de la polimerasa (PCR) para amplificar el material genético del virus para la detección.Debido PCR funciona en moléculas de ADN y Ébola es un virus de ARN, la enzima transcriptasa inversa se utiliza para hacer copias de ADN del ARN viral antes de la amplificación PCR y la detección.
"En comparación con nuestro sistema, la detección por PCR es más complejo y requiere un entorno de laboratorio", dijo el autor principal, Holger Schmidt, el profesor Kapany de Optoelectrónica de la UC Santa Cruz. "Estamos detectando los ácidos nucleicos directamente, y alcanzar un límite de detección comparable a la PCR y excelente especificidad."
En pruebas de laboratorio, el sistema proporciona detección sensible de virus del Ébola al tiempo que no hay recuentos positivos en las pruebas con los dos virus relacionados, virus de Sudán y el virus de Marburgo. Pruebas con diferentes concentraciones de virus Ebola demostró la cuantificación exacta del virus de más de seis órdenes de magnitud. Adición de un paso "preconcentración" durante el procesamiento de la muestra en el chip microfluídico extendió el límite de detección mucho más allá que el alcanzado por otros enfoques basados en chips, que cubre un rango comparable al análisis de PCR.
"Las mediciones se realizaron a concentraciones clínicas que cubren toda la gama de lo que sería visto en una persona infectada", dijo Schmidt.
El laboratorio de Schmidt en la UC Santa Cruz trabajó con investigadores de la Universidad Brigham Young y la Universidad de Berkeley para desarrollar el sistema. Virólogos en Texas Biomedical Research Institute en San Antonio prepararon las muestras virales para la prueba.
El sistema combina dos chips pequeños, un chip de microfluidos para la preparación de la muestra y un chip optofluídico para la detección óptica. Durante más de una década, Schmidt y sus colaboradores han estado desarrollando la tecnología de chip optofluídico para el análisis óptico de moléculas individuales a medida que pasan a través de un pequeño canal lleno de líquido en el chip. El chip microfluídico para el procesamiento de muestras se puede integrar como una segunda capa al lado o en la parte superior del chip optofluídico.
El laboratorio de Schmidt diseñó y construyó el chip de microfluidos en colaboración con el coautor Richard Mathies en UC Berkeley, que fue pionera en esta tecnología. Está hecho de un polímero basado en silicio, polidimetilsiloxano (PDMS), y tiene microválvulas y canales fluídicos para el transporte de la muestra entre los nodos para los varios pasos de preparación de muestras. Las moléculas dirigidas - en este caso, Ebola virus RNA - están aislados mediante la unión a una secuencia correspondiente de ADN sintético (llamado un oligonucleótido) acoplados a microperlas magnéticas. Las microperlas se recogen con un imán, biomoléculas no diana se lavan, y los objetivos unidos se liberan por calentamiento, etiquetado con marcadores fluorescentes, y se transfieren al chip optofluídico para la detección óptica.
Schmidt señaló que el equipo aún no ha sido capaz de probar el sistema a partir de muestras de sangre primas. Eso va a requerir pasos adicionales de preparación de muestras, y también tendrá que ser hecho en un centro de nivel 4 de bioseguridad.
"Ahora estamos construyendo un prototipo para llevar a la empresa de Texas para que podamos comenzar con una muestra de sangre y hacer un análisis completo de adelante hacia atrás", dijo Schmidt. "También estamos trabajando para utilizar el mismo sistema para la detección de patógenos menos peligrosos y hacer el análisis completo aquí en UC Santa Cruz."
