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COVID-19. Un nuevo ensayo serológico proporciona pruebas rápidas y precisas de anticuerpos contra el SARS-CoV-2

 

Un nuevo ensayo serológico para medir los niveles de anticuerpos en muestras de sangre, llamado ensayo inmunoabsorbente de interferometría de biocapa (BLI-ISA), proporciona resultados cuantitativos completos en menos de 20 minutos. Fuente: Rebecca DuBois

Los investigadores de la UC Santa Cruz han desarrollado un ensayo serológico novedoso para la detección de anticuerpos contra el SARS-CoV-2, el coronavirus que causa el COVID-19.

Rebecca DuBois, profesora asociada de ingeniería biomolecular en UC Santa Cruz, dijo que el nuevo método que desarrolló su equipo es tan preciso como las pruebas de anticuerpos más confiables actualmente disponibles, pero es menos complejo y se puede realizar mucho más rápido.

El estándar de oro para las pruebas serológicas es un método de laboratorio complejo llamado ELISA que tarda de cuatro a seis horas en ejecutarse y proporciona resultados cuantitativos que indican la fuerza de la respuesta inmunitaria. Los ensayos más simples que utilizan tiras reactivas proporcionan resultados rápidos, pero son menos fiables y no cuantifican los niveles de anticuerpos.

El nuevo método, denominado  interferometría de biocapa (BLI-ISA), proporciona resultados cuantitativos completos en menos de 20 minutos. DuBois y sus colegas describieron el  en un artículo publicado el 10 de diciembre en Scientific Reports .

"Nuestro ensayo es tan sensible, si no mejor, que otros ensayos para detectar niveles bajos de  , y la especificidad [tasa de falsos positivos] es tan buena como las mejores pruebas de anticuerpos que existen", dijo DuBois. "Combina las ventajas de las  que tardan 20 minutos con los resultados cuantitativos y el mayor rendimiento de ELISA".

Rebecca Dubois en su laboratorio en UC Santa Cruz. Fuente: Carolyn Lagattuta


Una prueba de anticuerpos positiva indica una infección previa con el virus. Sin embargo, estas pruebas no se utilizan para diagnosticar infecciones activas, lo que requiere una prueba diferente que detecte el material genético del virus o los antígenos del virus. Los anticuerpos son proteínas producidas por el sistema inmunológico que reconocen y se unen a los antígenos del virus.

Las pruebas serológicas son importantes para comprender la propagación del coronavirus al determinar cuántas personas de una población se han infectado. 

Las pruebas también se utilizan para evaluar las respuestas a las vacunas experimentales tanto en personas como en animales de laboratorio. La información cuantitativa sobre los niveles de anticuerpos podría ser especialmente importante en el futuro si los científicos pueden determinar que se necesita un cierto nivel de anticuerpos particulares para brindar protección contra la infección por el coronavirus.

"Eso aún está por determinarse, pero sabemos que las personas que han sido infectadas con el SARS-CoV-2 tienen niveles muy diversos de anticuerpos, y no sería sorprendente encontrar que por debajo de cierto nivel de referencia podrían no ser protectores, "Dijo DuBois. "Así que es realmente útil tener esa capacidad cuantitativa para saber cuál es el estado de anticuerpos de una persona, ya sea por una infección pasada o una vacuna".

El nuevo método BLI-ISA utiliza interferometría de biocapa, una técnica óptica para medir las interacciones entre moléculas al detectar la unión de moléculas a la punta de un biosensor de fibra óptica. Los instrumentos necesarios para realizar la interferometría de biocapa son cada vez más habituales en los laboratorios de investigación. El instrumento BLI en UCSC es utilizado por varios grupos de investigación, y DuBois lo ha estado usando en su investigación para estudiar las interacciones anticuerpo-antígeno.

El nuevo ensayo serológico implica varios pasos realizados por el instrumento en un formato automático de "lectura y lectura". En el primer paso, la punta del biosensor se sumerge en una solución que contiene el antígeno (una proteína viral) que es reconocido por el anticuerpo que se va a analizar. A medida que el antígeno se une a la punta del biosensor, genera una señal que se puede utilizar para el control de calidad para garantizar la coherencia en el paso de carga del antígeno. Luego, después de sumergirlo en una solución de lavado, el biosensor se sumerge en la muestra de plasma sanguíneo, generando una señal cuando los anticuerpos se unen al antígeno.



El sistema inmunológico produce diferentes tipos de anticuerpos, llamados isotipos, incluido el IgM, que se produce al comienzo de la infección y disminuye más tarde, y el IgG, que se produce más tarde y persiste por más tiempo. En la etapa de unión del anticuerpo, el instrumento BLI detecta cualquier tipo de anticuerpo que se una al antígeno.

"Dependiendo de cuándo se tomó la muestra de sangre después de la infección, puede haber diferentes tipos de anticuerpos, y este paso nos da el nivel total de anticuerpos", dijo DuBois.

El siguiente paso detecta y cuantifica los anticuerpos IgG específicamente midiendo la unión de los anticuerpos anti-IgG. Por tanto, el ensayo proporciona medidas cuantitativas tanto de los anticuerpos totales como de los anticuerpos IgG, y también puede diseñarse para medir diferentes isotipos.

Descripción general del experimento BLI-ISAPara comenzar, se coloca una bandeja de biosensores de fibra óptica y una placa de 96 o 384 pocillos de muestras en el instrumento Octet BLI (Fig. Complementaria S2) y se ejecuta el programa de ensayo. A lo largo del experimento, las mediciones en tiempo real se registran como el cambio en la longitud de onda de la luz reflejada que regresa de la superficie del biosensor. Primero, los biosensores se equilibran sumergiéndolos en pocillos que contienen tampón de ensayo BLI. En la etapa de carga de antígeno, los biosensores se sumergen en pocillos que contienen antígeno marcado (por ejemplo, biosensores de estreptavidina SA sumergidos en antígeno biotinilado). Después de un lavado, los biosensores cargados con antígeno se colocan en plasma diluido y se mide una señal de unión total de anticuerpos. Después de otro lavado, los biosensores recubiertos de antígeno-anticuerpo se sumergen en pocillos que contienen reactivos de unión específicos de isotipo (por ejemplo, anti-IgG humana conjugada con oro coloidal) y se mide una señal de detección. Creado en BioRender.com.


En respuesta a la infección por el coronavirus, el sistema inmunológico produce anticuerpos contra una variedad de diferentes antígenos del coronavirus. La mayoría de los métodos de prueba serológica para el SARS-CoV-2 están diseñados para detectar anticuerpos contra las proteínas estructurales del virus, como la proteína espiga, que se clava en la superficie del virus y le permite unirse a las células humanas y entrar en ellas. Los anticuerpos contra una parte de la proteína de pico (el dominio de unión al receptor o RBD) son de particular interés porque son eficaces para neutralizar el virus en ensayos de laboratorio.

El equipo de DuBois desarrolló y probó el nuevo ensayo usando antígenos RBD, pero señaló que se puede usar para detectar una amplia gama de antígenos. El instrumento BLI permite una fácil "multiplexación", lo que significa que se pueden realizar múltiples pruebas en paralelo en la misma muestra de sangre para detectar anticuerpos contra diferentes antígenos virales, así como diferentes isotipos de anticuerpos.

Debido a que requiere equipo de laboratorio, BLI-ISA no se puede utilizar como prueba en el punto de atención en consultorios médicos o farmacias. Pero permite un procesamiento de muestras de alto rendimiento y es más rápido y menos laborioso que otras pruebas de laboratorio cuantitativas como ELISA, ensayo inmunofluorescente e inmunoensayo quimioluminiscente. La cantidad de sangre necesaria para la prueba se puede obtener con un pinchazo en el dedo.

 Más información: Rapid and sensitive detection of SARS-CoV-2 antibodies by biolayer interferometry. Scientific Reports (2020). https://www.nature.com/articles/s41598-020-78895-x

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