Un equipo de investigadores de la Universidad de Brown y el Hospital de Rhode Island en Estados Unidos ha desarrollado un método único para detectar el coronavirus en muestras de aliento mediante la detección de ARN viral. Los investigadores han creado un dispositivo de alcoholemia que transcribe inversamente el ARN de las partículas de virus en el aire en ADN, que luego se puede analizar para COVID-19 a través de una prueba de PCR común.
El dispositivo, denominado Bubbler, utiliza una mezcla de reacción enzimática para detectar el ARN viral y convertirlo en ADN, donde se puede medir con un instrumento de PCR. El Bubbler también puede codificar ese ADN, lo que permite que una muestra se vincule directamente al paciente del que proviene y se use para la secuenciación.
En un nuevo estudio en el Journal of Molecular Diagnostics, los investigadores informan sobre el diseño y las pruebas del dispositivo. «Es más probable que el Bubbler sea un mejor indicador de la infección actual que los hisopos nasofaríngeos», expone el investigador principal William G. Fairbrother, profesor del Departamento de Biología Molecular, Biología Celular y Bioquímica de Brown.
El Bubbler es un tubo de vidrio con una pipeta del mismo material en el que los pacientes exhalan. El tubo se llena con una mezcla de reacción de transcripción inversa y aceite mineral frío. El nombre del dispositivo proviene del sonido burbujeante que se produce cuando el paciente exhala en el dispositivo.
En el estudio, se examinaron 70 pacientes tratados en el Departamento de Emergencias del Hospital de Rhode Island entre mayo de 2020 y enero de 2021. Se analizaron muestras de tres puntos del tracto respiratorio: la saliva obtenida de raspados de lengua en la boca y muestras de 15 segundos de aliento exhalado recolectadas en el Bubbler se compararon con una prueba de PCR de hisopo nasofaríngeo convencional.
El estudio determinó que el coronavirus se puede detectar fácilmente en el aliento y es más predictivo de la afectación del tracto respiratorio inferior. El ARN viral está más enriquecido en el aliento en relación con las muestras orales, mientras que las muestras orales incluyen células involucradas en la replicación del coronavirus que las muestras de aliento no. Esto sugiere que la señal viral detectada en el Bubbler proviene de partículas virales activas, dijeron los autores.
Las pruebas para COVID-19 generalmente usan muestras recolectadas del tracto respiratorio superior por saliva o hisopo nasofaríngeo. Las muestras positivas contienen virus activo, pero la carga viral en el tracto respiratorio superior no se correlaciona con síntomas en el tracto respiratorio inferior, como neumonía. “La participación del tracto respiratorio inferior suele ser un precursor de la COVID-19 grave, por lo que existe un argumento a favor de un muestreo más directo centrado en el aliento exhalado”, ha indicado Fairbrother.
La detección de virus por parte del Bubbler es similar a una prueba de PCR con hisopo de hospital. Sin embargo, debido a que las pruebas de hisopo detectan fragmentos de ARN viral en células que persisten en células previamente infectadas, las pruebas de PCR pueden arrojar un resultado positivo durante meses después de la infección.
Por el contrario, el Bubbler detecta partículas virales en el aire y es una mejor medida del riesgo de contagio, dijeron los autores. También se puede adaptar para muestreo ambiental en hospitales, centros de transporte y entornos cerrados como oficinas, barcos y aviones, escribieron los investigadores en el estudio. “Otra ventaja del Bubbler es el código de barras, que permite realizar pruebas de virus de ARN de alto rendimiento a una fracción del costo de las pruebas convencionales”, ha añadido Fairbrother.
El código de barras devuelve una secuencia viral que también admite la identificación de cepas, dijo, lo que puede resultar útil a medida que se obtenga más información sobre la transmisibilidad y las posibles decisiones de tratamiento específicas de la cepa. También se puede usar para lotes simultáneos de muestras agrupadas, brinda información adicional, como la carga viral y la identidad de la cepa, y elimina la necesidad de estabilizar una muestra, lo que podría permitir que el ensayo se realice en casa.
Los investigadores también demostraron cómo se podría adaptar el Bubbler para detectar virus en muestras en el aire. Para modelar el movimiento de las gotas exhaladas en el aliento humano, se agregaron tres muestras únicas de ácido nucleico a tres humidificadores personales en diferentes ubicaciones a distintas distancias del Bubbler en una habitación con flujo de aire alto y una habitación con flujo de aire bajo. Aunque una exploración detallada de esta aplicación estuvo más allá del alcance del estudio, los resultados demuestran el potencial de usar ácidos nucleicos en aerosol para mapear cuantitativamente el flujo de aire en espacios interiores y detectar el SARS-CoV-2 en el aire.
“Tal tecnología podría ser útil para restaurar el servicio a industrias como hoteles, cruceros y casinos”, ha subrayado Fairbrother. “También hay un beneficio epidemiológico en las pruebas de aire de rutina en los sitios de alerta temprana, como los centros de transporte y los departamentos de emergencia de los hospitales”.
