Anclaje de una sola molécula detecta ácidos nucleicos y microorganismos

La detección de ácidos nucleicos microbianos en los fluidos corporales se ha convertido en el método preferido para el diagnóstico rápido de muchas enfermedades infecciosas. Sin embargo, los diagnósticos basados en cultivos que requieren mucho tiempo siguen siendo el método estándar de oro en ciertos casos, como la sepsis.

La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) ha permitido una revolución en el diagnóstico in vitro debido a su sensibilidad y especificidad. Sin embargo, las metodologías basadas en la polimerasa requieren pasos complejos de preparación de muestras para eliminar los inhibidores de la polimerasa, en ciertos tipos de muestras, y reactivos e instrumentación relativamente costosos.

Un equipo de científicos de la compañía de biotecnología, Scanogen (Windsor Mill, MD, EUA), recopiló datos de 200 pruebas realizadas en muestras normales con concentraciones conocidas de patógeno. El equipo utilizó una tecnología llamada anclaje de una sola molécula (SMOLT) que genera una señal cuando perlas del tamaño de una micra ancladas mediante sondas de ADN de doble cadena dentro de un capilar se desplazan en presencia de un patógeno objetivo.

Las perlas unidas por una sonda se pueden diferenciar de las perlas que no son específicas del objetivo de interés porque las perlas ancladas a la sonda larga se desplazan a una distancia mayor. El desplazamiento se determina mediante el procesamiento de imágenes obtenidas con una lente de bajo aumento y una cámara digital de bajo costo.

El equipo informó que la tecnología SMOLT puede detectar moléculas de ARN en sangre total, orina y esputo. La tecnología también permitió la detección de especies de Candida y dos especies bacterianas, Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa, en sangre total. Los límites de detección estuvieron entre 1 y 3 unidades formadoras de colonias por mililitro (UFC/mL), comparable a las pruebas de PCR actuales en el mercado. La tecnología también se presta fácilmente a la multiplexación lo que permitiría la identificación de hasta 20 objetivos por procesamiento de prueba.

El equipo demostró que la detección SMOLT del ácido ribonucleico ribosómico microbiano (ARNr) permite una alta sensibilidad con un tiempo de respuesta desde la muestra hasta los resultados de 1,5 horas. Diseñaron sondas específicas de especies dirigidas contra el ARNr de los dos hongos causantes de sepsis más prevalentes, Candida albicans y Candida glabrata, así como sondas panfúngicas que se enfocaron en regiones altamente conservadas en ARNr fúngico utilizando una base de datos local de secuencias de ARNr microbiano y humano.

Para las pruebas clínicas en un laboratorio, la compañía prevé que sus futuros clientes podrán apilar módulos de prueba uno encima del otro. Una pila de ocho módulos, con cada módulo ejecutando pruebas para hasta 20 patógenos, costará alrededor de 50.000 dólares, dijo Celedón, y agregó que el precio es significativamente más bajo que los instrumentos con los que pretende competir.

Alfredo Celedón, fundador y director ejecutivo de Scanogen, dijo: “La firma anticipa ofrecer precios a los laboratorios entre 20 y 50 dólares por prueba, mientras que las pruebas multiplexadas de la competencia tienen un precio de 200 dólares o más por prueba. Para las pruebas clínicas en un laboratorio, la compañía prevé que sus futuros clientes podrán apilar módulos de prueba uno encima del otro”. El estudio fue publicado el 22 de septiembre de 2020 en la revista Nature Communications.