Nueva herramienta diagnóstica utiliza bioluminiscencia para detectar virus

Las reacciones bioluminiscentes, en las que un ser vivo emite luz, tienen numerosas aplicaciones potenciales en la investigación y el diagnóstico biomédico. Ya existen numerosos ensayos que utilizan la luciferasa, la enzima natural responsable de numerosas reacciones bioluminiscentes. Los científicos han creado una herramienta de diagnóstico rápido que permite analizar muestras biológicas para identificar partículas virales mediante bioluminiscencia.

Este nuevo ensayo, denominado Sensor Basado en Cascadas de Luminiscencia (LUCAS), es una herramienta de alta sensibilidad, 500 veces más potente y con una duración ocho veces mayor que las señales de otros ensayos bioluminiscentes. Este método, publicado en Nature Biomedical Engineering, busca superar numerosas limitaciones de las herramientas de diagnóstico actuales.

Desarrollar diagnósticos efectivos es increíblemente difícil, especialmente si consideramos el tamaño de las partículas de enfermedades infecciosas y los complejos fluidos biológicos en los que intentamos identificarlas. Encontrar una partícula de VIH en una muestra de sangre humana es como encontrar un cubito de hielo en una piscina olímpica llena de gelatina con los ojos vendados —explicó el Dr. Hadi Shafiee, autor principal del estudio y miembro del profesorado del Hospital Brigham and Women's, entre otros nombramientos—. Con su novedoso enfoque de cascada enzimática, LUCAS supone un avance sustancial en la detección de virus en estas complejas muestras biológicas.

Las pruebas de diagnóstico en el punto de atención, como las pruebas de embarazo, las mediciones de glucosa en sangre y las pruebas de COVID-19, son comunes en los hogares. Sin embargo, no son perfectas y algunas presentan problemas de precisión y sensibilidad, lo que significa que pueden no diagnosticar correctamente una afección o dar un falso positivo.

La bioluminiscencia podría solucionar algunos de estos problemas, como el fotoblanqueo, la fototoxicidad, los falsos positivos o el ruido de fondo que dificulta la interpretación de las pruebas o produce resultados poco fiables. En los ensayos de luciferasa, la luciferina se modifica para que, al añadirse a una muestra, emita luz al interactuar con las partículas diana. Normalmente, esta luz solo se emite durante un breve periodo. Pero en este trabajo, los investigadores añadieron otra enzima a la reacción, conocida como beta-galactosidasa. Esta enzima provoca la liberación continua de luciferina, de modo que la bioluminiscencia persiste.

Se descubrió que el nuevo método, conocido como LUCAS, era 515 veces más bioluminiscente que otros sistemas y la intensidad de la señal se mantuvo en el 96% durante una hora. LUCAS logró diagnosticar con precisión el VIH, el VHB o el VHC en muestras de sangre, así como el SARS-CoV-2 en muestras de hisopado nasofaríngeo, en tan solo 23 minutos, el 94 % de las veces. La prueba está diseñada para ser portátil y utilizarse con recursos mínimos. “Siempre buscamos detectar infecciones y enfermedades lo antes posible, ya que esto puede marcar la diferencia en la atención y los resultados a largo plazo”, afirmó el Dr. Sungwan Kim, primer autor del estudio e investigador postdoctoral en el laboratorio de Shafiee en el Brigham. “Con nuestro enfoque en el desarrollo de herramientas de diagnóstico sensibles, precisas y accesibles, queremos facilitar la detección temprana como nunca antes e impulsar la atención personalizada hacia una nueva era”.

Tomado de:  Mass General Brigham

 Fuente: Nature Biomedical Engineering