Con alta circulación de tres variantes del coronavirus y la “Delta” golpeando a las puertas del país, es imprescindible contar con tests precisos y rápidos de detección. Igualmente importante es que ningún resultado sea incierto, para que no se escapen casos “por debajo del radar”.
Es en situaciones como ésta cuando más brilla el talento de nuestros científicos: sin grandes desembolsos de dinero, utlizando piezas destinadas a otros usos y a pura pasión, un grupo liderado por el químico analítico Roberto Etchenique, docente de la Facultad de Ciencias Exactas de la UBA e investigador del Conicet, desarrolló un sistema más rápido, eficiente para detectar no solo si el virus está presente o no en una muestra, sino también cuantificar su carga sin dar lugar a la ambigüedad que puede introducir la interpretación del operador del equipo. El científico presentó los detalles del desarrollo en el último seminario del Instituto de Cálculo y del Instituto de Ciencias de la Computación de esa facultad.
En la actualidad, se usan dos plataformas: una detecta el genoma del virus y otra, ciertas proteínas o “antígenos”. Para las primeras, se usan la tecnología de amplificación genómica denominada PCR y la llamada LAMP. La diferencia entre ambas es que esta última no precisa un equipamiento especial que va cambiando entre valores altos y bajos de temperatura a muy alta velocidad. Es “isotérmica”; es decir, que se mantiene a una misma temperatura todo el tiempo, por lo tanto el equipamiento es mucho más económico y sencillo.
Para un proyecto anterior sobre tests en pooles (que unificaban varias muestras en las que usaban un solo test de PCR), habían probado varios kits de distinta procedencia (coreanos, británicos, chinos…) y dos tests nacionales que la utilizan. Uno de ellos es el Neokit, desarrollado por investigadores de Conicet en el Instituto Milstein, en colaboración con el Laboratorio Cassará. “Es muy fácil de usar –explica Etchenique–. Es colorimétrico. Viene con unos tubitos, uno hace la reacción, la calienta y mira el color que aparece”.
La tonalidad que se obtiene después de calentar la muestra durante 90 minutos es la indicación de si el resultado es positivo (azulado) o negativo (violáceo). “Vimos que tenía muy buena sensibilidad, podía reemplazar a la PCR, pero había un pequeño problema y es que con muestras de baja carga arrojaba resultados ambiguos a la vista del operador, que era el que finalmente tenía que decidir si era positivo o negativo. Esto no es bueno, porque transforma un test objetivo en algo subjetivo. Entonces, nos planteamos cómo podíamos mejorar esa performance analítica, lo cual no era fácil porque ya era muy buena”.
En este test, al someter la muestra a la temperatura indicada, un pigmento cambia de color y se pone más azul o más rosado según la presencia de uno de los productos de la amplificación génica que ocurre dentro del tubito. El color final es solo la indicación de la amplificación molecular. Pero además hay otra información muy importante: se puede saber ADN proveniente del ARN viral por el tiempo que tarda el test en dar positivo.
“Eso uno normalmente no lo ve, porque el tubito está metido adentro de un bloque de aluminio, donde hay que dejarlo quieto mientras se calienta, y recién se lo ve después de 60 o noventa minutos –explica Etchenique–. Dado que solo se lo mira en un momento, si uno lo ve púrpura o rosado, no se da cuenta de si fue porque era negativo, o porque tenía muy baja carga y no llegó a hacer mucho color, aunque claramente estaba multiplicando el ADN, pero tenía poco. Lo que hace el sistema LAMP es ir multiplicando el ADN. Entonces, si se parte de mucho ADN, en poco tiempo lo va a multiplicar lo suficiente como para poder verlo, y si se parte de poco, se va a necesitar más tiempo. Por lo tanto, si se estuviera mirando, se mejoraría la performance del test, porque uno podría determinar cuándo cambió de color y saber no solo que la muestra es positiva, sino que también tiene alta carga”.
Carrera contra el tiempo
El NeoQ es un sistema de múltiples espectrofotómetros en paralelo, con control de temperatura muy estricto y comunicación en tiempo real con la computadora u otros dispositivos.
Los científicos comenzaron a trabajar el 13 de agosto de 2020. El primer prototipo era un cilindro de metal con ocho perforaciones y fotosensores para determinar si la muestra cambiaba de color. Además, incluía un termostato, un sistema de adquisición de datos y una computadora.
Ya en las primeras pruebas, vieron que podían reducir a la tercera parte el tiempo de medición habitual. Un plus era que se podía ir viendo el proceso en la pantalla; por lo tanto, si existía urgencia por obtener el resultado, podía obtenerse casi tan rápido como con un test de antígenos (entre 30 y 45 minutos) y con mayor flexibilidad.
Con esto, el Neokit pasaba a ser un sistema de cuantificación con una calidad similar a la de la PCR, habitualmente utilizada para la determinación del SARS-CoV-2A, porque se podía correlacionar el tiempo que tardaba en colorearse con la carga viral. Y por la forma en que se visualizan los datos, permitía evitar los falsos positivos.
Lo que siguió desde la idea teórica y el primer prototipo a un producto que pudiera fabricarse comercialmente fue, según las palabras del científico, “una demencial carrera contra el tiempo”. Se pusieron en contacto con el Laboratorio Cassará y a trabajar full time durante dos meses, de lunes a domingo, de la mañana a la noche. “Debemos haber entrecruzado cientos de megas de mensajes de WhatsApp”, bromea.
Hubo que diseñar un equipo para 24 tubitos, mandar a hacer las plaquetas, decidir todos los sistemas de calentamiento, adquisición y control, fabricar partes a partir de bloques de otros usos, desarrollar los gabinetes, el firmware (programa básico que controla los circuitos electrónicos del dispositivo) para que el equipo pudiera comunicarse con la computadora y el software para el usuario.
El día número 62, llegaron las plaquetas con las que incluso colaboró el cosmólogo argentino Javier Tiffenberg (ganador del premio Breakthrough), residente en los Estados Unidos, pero que estaba de paso por Buenos Aires. “Nos dio una mano con un trabajo impresionante”, comenta Etchenique. En Parque Chacabuco hacían la integración, ponían las placas en gabinetes, las probaban. En Olivos se desarrolló el software. “El día 81 ya tuvimos un software amigable con el usuario y el 88 llegó la versión ‘barrilete cósmico’”, recuerda Etchenique.
A los tres meses de haber comenzado, hicieron la presentación del Neokit SAS en Mataderos y vieron cómo las curvas que indicaban la medición iban creciendo en tiempo real en la pantalla de la computadora. A partir de allí, tuvieron 20 días para fabricar y ensamblar diez equipos que permitieran hacer su validación.
Tras algunos fracasos, el día 126 tuvieron un NeoQ funcionando y midiendo muestras día tras día en Córdoba. Y cerca de la Navidad de 2020, construyeron otros prototipos estandarizados: la versión 2 del “barrilete cósmico”.
“En 145 días desarrollamos un sistema modular completo de cuantificación del Neokit en tiempo real. Se validó en el Hospital Muñiz y en 8 diferentes laboratorios de Córdoba”, destaca el científico. El sistema ya se usa en el plan de vigilancia de Covid en la Ciudad Universitaria, donde detectó un caso asintomático que podría haber generado un brote.
En abril lanzaron el proyecto NeoQ de 96 tubos, lo que lo hace prácticamente equivalente a la PCR, porque permite procesar esa cantidad de muestras al mismo tiempo. Entre sus virtudes está que permite detectar muestras de baja carga viral: indican que las personas de la que se obtuvieron están multiplicando el virus y, si bien pueden ser poco infectivas en el momento de la medición, al día siguiente pueden estar desparramando el virus entre la comunidad. El equipo lo hace rápido y sin dar lugar a incertidumbre: una gran cantidad de resultados aparecen antes de los 40 minutos y cuando la carga viral es baja, un poco más tarde.
“Elimina la ambigüedad de muestras de color incierto, que ya no depende del operador –resume Etchenique–. Aumenta cuatro veces la sensibilidad efectiva. Ofrece los resultados en tiempo real (la alta carga viral se puede observar antes de los 30 minutos a 64ºC). Permite cuantificación a un nivel similar que la PCR. Se puede utilizar en todos los kits isotérmicos de plataforma LAMP actuales y a desarrollar en el futuro. Y se puede mejorar la performance variando protocolo de calentamiento, detección, etcétera”. Además de Etchenique y Tiffenberg, integraron el equipo Nicolás Pregi, Adali Pecci, Luciana Rocha Viegas y Oscar Filevich.
Ahora solo falta que este brillante aporte se aproveche. Por ejemplo, para sustituir importaciones innecesarias.
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