Un nou dispositiu utilitza llum per a detectar de forma eficient la COVID-19 en mostres de saliva

L’inici de la pandèmia de la COVID-19 va representar un punt d’inflexió en el camp de la medicina. La situació va encadenar un increment d’estudis destinats a trobar solucions per a contenir l’avenç del coronavirus. Aquests estudis van buscar, per una banda, el desenvolupament de vacunes per mitigar els efectes i controlar la expansió de la malaltia, i per l’altra, el disseny de noves eines de diagnòstic accessibles per a tothom. Al començament, les proves PCR van ser una de les poques tècniques que van proporcionar resultats precisos, però és  una tècnica cara i que necessita de personal i equip especialitzat per realitzar-se. La demanda creixent de proves diagnòstiques va provocar que el test antigènic ràpid (TAR) es convertís en una alternativa més ràpida i barata però, amb menys fiabilitat ja que és menys sensible que la PCR.

En un nou estudi publicat a la revista Biomedical Optical Express, els investigadors de l’ICFO Rubaiya Hussain, Alfredo E. Ongaro, Ewelina Wajs, liderats pel Prof. ICREA a l’ICFO Valerio Pruneri, en col·laboració amb els investigadors d’IrsiCaixa Maria L. Rodriguez De La Concepción, Eva Riveira-Muñoz, Ester Ballana, Julià Blanco, Ruth Toledo, Anna Chamorro, Marta Massanella, Lourdes Mateu, Eulalia Grau, Bonaventura Clotet, sota la supervisió de Jorge Carrillo, han desenvolupat un nou dispositiu capaç de detectar el SARS-CoV-2 en mostres de saliva de forma ràpida i fiable. L’equip investigador ha aconseguit situar el límit de detecció del sensor per sota dels del test d’antígens. En realitzar una prova a cegues amb més de 50 pacients, van aconseguir obtenir una sensibilitat del 91,2% i una especificitat del 90%.

La necessitat d’un nou dispositiu més sensible

Els investigadors d’IrsiCaixa i coautors de l’estudi,  Marisa Rodríguez i Jorge Carrillo, recorden que  “al principi de la pandèmia sabíem que era molt important detectar a tots aquells infectats per tal de controlar la propagació del virus. És per aquest motiu que els investigadors d’IrsiCaixa, amb Bonaventura Clotet al capdavant, vam veure que s’havia de buscar una alternativa a les proves PCR i els test d’antígens ràpids que combinés els avantatges de les dues proves i que fos capaç de detectar la infecció de SARS-COV-2 a partir de mostres de saliva, ja que son més fàcils d’obtenir i provoquen menys molèsties als pacients”. Amb aquesta idea, els investigadors d’IrsiCaixa van contactar amb l’equipo de l’ICFO especialitzat en el desenvolupament de biosensors, liderat pel Valerio Pruneri. L’investigador de l’ICFO, Alfredo Ongaro, recorda que “els investigadors d’IrsiCaixa van posar-se en contacte amb nosaltres per veure si podíem trobar una solució al problema de les proves diagnòstiques i desenvolupar un nou sensor capaç de detectar el SARS-CoV-2 a partir de mostres de saliva, per evitar els mostrejos nasals i obtenint al mateix temps uns resultats precisos en un interval curt de temps, tan ràpid com el que ofereixen els tests d’antígens”.

Un viròmetre de flux

L’equip d’investigadors va desenvolupar un viròmetre de flux (flow virometer), un dispositiu que utilitza la llum per a detectar la concentració de virus en un líquid que flueix a través de un petit tub, anomenat canal microfluídic. Segons la investigadora de l’ICFO, Rubaiya Hussain, “el dispositiu que hem desenvolupat utilitza un parell de gotes de saliva i marcadors de llum fluorescent. Una vegada recollides les mostres de saliva, les introduïm en una solució líquida amb anticossos fluorescents. Si en la mostra de saliva hi ha partícules virals, els anticossos fluorescents “s’adhereixen” al virus.” Tot seguit, s’introdueixen les mostres de saliva a l’aparell i es fan passar a través “d’un canal microfluídic sota la llum d’un làser. El làser il·lumina la mostra y,  si hi ha partícules virals, s’emet una senyal gràcies al marcador fluorescent. En menys d’un minut, el lector transmet la senyal, mostrant els pics en una gràfica i s’alerta al sistema que la mostra és positiva”.

L’equip d’investigadors de l’ICFO va dur a terme una prova a cegues de 54 mostres proporcionades per IrsiCaixa. L’anàlisi va confirmar 31 casos d’un total de 34 positius amb només 3 falsos negatius. A més, van poder mesurar 3834 còpies virals per mil·lilitre, unes tres ordres de magnitud per sota de les obtingudes pels test antigènics. Això vol dir que aquest dispositiu és capaç de detectar la presencia del virus en concentracions molt baixes.

Un dispositiu que es pot utilitzar a qualsevol lloc

La investigadora de l’ICFO i també coautora del treball, Ewelina Wajs, explica que “el nostre dispositiu és molt versàtil. Seleccionant els anticossos adequats, aquesta tecnologia podria adaptar-se per a la detecció d’altres virus, com els coronavirus estacionals o el de la grip, o fins i tot per a microorganismes presents en cossos d’aigua, com la legionel·la o l’e-coli, amb un temps de resposta més ràpid que el de les anàlisis realitzades habitualment mitjançant cultius”.

Els autors remarquen que amb només un dispositiu és possible realitzar unes 2000 proves al dia. A més, recorden que els components del dispositiu són de baix cost i estan disponibles en el mercat, un fet que permetria la fabricació de l’aparell a gran escala. A més, aquesta tècnica ajudaria a reduir el volum de residus que es generen amb els embolcalls de plàstic dels materials necessaris per dur a terme les proves PCR i els test d’antígens.

Finalment, i gràcies al baix cost i a la senzillesa a l’hora d’utilitzar-lo, el nou sensor podria ser una solució per als processos de diagnòstic i control de propagació del virus en països en vies de desenvolupament, amb un accés limitat a les vacunes i uns sistemes sanitaris fràgils. El fet que aquest dispositiu no hagi de ser utilitzat o manipulat per personal qualificat i en laboratoris especialitzats obriria la porta a que fos utilitzat en proves de cribratge massiu en llocs públics, com restaurants, escoles, oficines, teatres i cinemes.

ESTUDI ORIGINAL

A small form factor flow virometer for SARS-CoV-2, Rubaiya Hussain, Alfredo E. Ongaro, Maria L. Rodriguez De La Concepción, Ewelina Wajs, Eva Riveira-Muñoz, Ester Ballana, Julià Blanco, Ruth Toledo, Anna Chamorro, Marta Massanella, Lourdes Mateu, Eulalia Grau, Bonaventura Clotet, Jorge Carrillo, & Valerio Pruneri, Biomedical Optical Express, 2022, https://doi.org/10.1364/BOE.450212