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3 de Abril de 2020
BIOTECNOLOGÍA

COVID-19: ¿Cómo funcionan las nuevas pruebas del coronavirus?

Anticuerpos, material genético, cultivos celulares: existen muchos métodos para analizar el SARS-CoV-2. Revelan quién está enfermo y quizás en el futuro quién ya es inmune.

[iStock-RomoloTavani]

«Hacer pruebas, pruebas y más pruebas» es la mejor estrategia de lucha contra la COVID-19, aseguraba el Secretario General de la OMS Tedros Adhanom Ghebreyesus en la rueda de prensa celebrada el pasado 16 de marzo. ¿Pero cuál de todas? ¿Qué conviene medir? No existe una única prueba para el virus SARS-CoV-2. Todo lo contrario: a medida que se propaga la pandemia, en paralelo surgen nuevos métodos y enfoques analíticos de la mano de los investigadores.

De algunas se afirma que van más allá de la mera detección del virus en la muestra. De otras, que son más rápidas que las precedentes, en tanto que otras permitirían analizar a muchas más personas, al menos en teoría. Y de unas cuartas, que podrían esclarecer la incógnita que rodea el número de personas infectadas sin diagnosticar. De momento, lo único que se puede afirmar es que todo se verá. Aquí se ofrece una panorámica general.

La prueba de referencia: la RT-PCR

Las primeras pruebas desarrolladas para el SARS-CoV-2, entre ellas la del equipo de Christian Drosten en el Hospital de la Charité de Berlín, detectan la estructura genética del virus. Se basan en la técnica de la RT-PCR, sigla que describe el método.

El primer paso consiste en la transcripción inversa (o retrotranscripción, RT), proceso en que el ARN del virus se traduce en ADN. Este paso es imprescindible para el segundo, la reacción en cadena de la polimerasa (PCR, por sus siglas en inglés), que solo es posible con ADN. Unos cortos segmentos de este, llamados sondas, se unen con precisión a tramos concretos del genoma vírico, junto con una proteína llamada polimerasa, lo cual garantiza que solo se amplifique (multiplique) el genoma del patógeno, de modo exponencial. Cuando esto sucede, otro componente emite una señal luminosa.

Las regiones del genoma vírico que reconocen las sondas de ADN varían según la prueba de que se trate: la diseñada en el Hospital de la Charité reconoce regiones del gen E que son comunes a todos los coronavirus, así como del gen RdRp, que alberga la enzima responsable de la multiplicación del genoma vírico. Es de suma importancia que las regiones elegidas sean muy específicas del SARS-CoV-2, de modo que el mecanismo solo se ponga en marcha si este se halla presente, no con otros virus similares como el causante del SARS u otros coronavirus humanos.

La RT-PCR es la más sensible de las pruebas del coronavirus. Gracias a la amplificación exponencial es capaz de reconocer incluso cantidades ínfimas del patógeno: bastan de cinco a diez copias de ARN del virus para que sea positiva. El método se basa en una técnica muy conocida y ampliamente utilizada, que brinda el resultado en unas horas. Si se detecta el ARN del virus en la garganta de un paciente aquejado por tos y fiebre, cabe suponer que la causa es la COVID-19.

Los inconvenientes de la RT-PCR

Por desgracia no todo son ventajas: la toma de la muestra, en forma de frotis o exudado, debe hacerse correctamente, cosa que no siempre sucede si es el propio paciente quien lo hace en casa. Además, la cantidad de virus alojada en la garganta varía enormemente en el curso de la infección: sobre todo si está avanzada, momento en que el virus se concentra principalmente en los pulmones, el hisopo de algodón puede no recoger ninguna partícula vírica. A veces sucede justo lo contrario, la prueba sigue arrojando un resultado positivo aunque la infección haya remitido, lo que induce a pensar que el paciente curado podría infectar aún a otras personas. Por último, la PCR no nos indica lo contagioso que pueda ser el paciente.

De igual modo resulta imposible saber si el material genético del virus está indemne o si la muestra contiene virus intactos, con capacidad de infectar. Este último problema se suma a la cuestión de  su supervivencia fuera del cuerpo, sobre superficies inertes. Por ejemplo, el informe que alertaba de que el SARS-CoV-2 aún se detectaba en el crucero Diamond Princess al cabo de 17 días se basaba en el método de la PCR, pero la trascendencia clínica de este resultado no está clara.

La RT-PCR, que detecta la presencia de material genético del SARS-CoV-2 en muestras de los pacientes, es la prueba de referencia para diagnosticar la COVID-19. [iStock-anyaivanova]

Una desventaja destacable de la PCR a la hora del diagnóstico de la infección es que exige varias horas de trabajo en el laboratorio. Antes de que pueda dar comienzo la amplificación es preciso separar y purificar el ARN vírico del resto de la muestra del paciente. Y en el curso de la prueba en sí, la muestra purificada es sometida a varios ciclos sucesivos de calentamiento y enfriamiento.

Pruebas rápidas que detectan el ARN vírico

Con el fin de acelerar el proceso, ahora se dispone de varias modalidades simplificadas de la RT-PCR, las llamadas pruebas de cartucho. Estas consisten en la prueba rápida presentada por Bosch, que además del SARS-CoV-2 también detecta otros virus, como el de la gripe. La tira con la muestra se introduce en el cartucho, que contiene todos los componentes reactivos necesarios y es procesado automáticamente por una máquina analizadora. Si bien este método resulta más rápido que el proceso manual en el laboratorio, la capacidad de los analizadores suele ser limitada.

Sea como fuere, todas las pruebas anteriores exigen disponer de instrumental especializado de laboratorio. Por esa razón, los expertos buscan una prueba realmente rápida y sencilla cuyo resultado esté listo en pocos minutos, ya en la consulta del médico o en el hospital. La Agencia Federal de Fármacos y Alimentos de EE.UU. (FDA) acaba de aprobar una, fabricada por Abbott.

Según el fabricante, el sistema también se sirve del material genético del virus. Ahora bien, el ARN no se amplifica con el mecanismo de la RT-PCR, por lo que no es necesario calentar y enfriar repetidamente la muestra. En lugar de ello, se produce una hebra doble de un segmento de ADN concreto, y si el ARN correspondiente del virus está presente, una de las dos hebras es cortada repetidamente y sustituida por otra hebra recién producida. Esto solo ocurre si la muestra contiene material genético del virus. La prueba se basa en un sistema que ya está disponible para el virus de la gripe y estreptococos patógenos.

Agrupar las muestras para una mayor rapidez

No solo es posible aumentar la velocidad del análisis en determinadas circunstancias, también es posible combinar una cantidad de pruebas de PCR en una sola. Esto se consigue agrupando un gran número de muestras individuales en una sola muestra mezclada; si el análisis de esta da un resultado negativo, se deduce que ninguna de las muestras individuales que la componen contiene el virus. Así es posible hacer más pruebas con el coste de una sola. Si en cambio da positiva, habrá que analizar una por una las muestras individuales de la mezcla, pertenecientes a otras tantas personas.

Este método permite multiplicar la cantidad de muestras que se analizan con una misma prueba en circunstancias normales y aprovechar mejor las pruebas disponibles. Pero por contra, solo es eficaz si el porcentaje de personas infectadas no es demasiado elevado. Según un análisis realizado por dos investigadores de la Universidad de Medicina de Viena, con una tasa de infección del 0,1 por ciento sería posible analizar la misma cantidad de muestras con una quinceava parte de las pruebas que serían necesarias.

La otra cara de la moneda es que si el promedio de las personas analizadas que están infectadas supera el diez por ciento, el método resulta ineficiente. Esto significa que en numerosos países no sería posible mezclar las muestras, sobre todo en aquellos gravemente afectados por la pandemia, pues el porcentaje de muestras positivas sería excesivo. En Alemania dicho porcentaje ha oscilado hasta el momento entre el cinco y el diez por ciento, por lo que no está claro hasta qué punto sería aplicable esta técnica.

Pruebas rápidas con anticuerpos

Las mayores esperanzas para la detección rápida y fiable del virus SARS-CoV-2 se depositan en las pruebas a base de anticuerpos. Los resultados se obtienen con rapidez y normalmente son muy fiables, como sucede con la típica prueba de embarazo. Unos anticuerpos especialmente seleccionados reconocen y se fijan con una alta especificidad a proteínas situadas en la superficie del virus; en ciertas condiciones, la especificidad de esa unión iguala a la de las cadenas genéticas de la PCR. Una reacción que provoca un cambio de color revela en minutos si el virus está presente. Pruebas de este tipo, basadas en anticuerpos y con reacción colorimétrica, están disponibles ya para el virus de la gripe.

Ahora bien, el desarrollo de tales pruebas no es un proceso sencillo. A diferencia de las cortas hebras de material genético de la RT-PCR que encajan con exactitud, los anticuerpos son moléculas complejas que no se pueden encargar tan fácilmente a través de Internet. Además, tienen más tendencia a reconocer antígenos de otros coronavirus afines, lo cual deriva en falsos resultados positivos. Pese a tales inconvenientes, muchos expertos confían en este tipo de prueba rápida, que podría estar disponible en el plazo de semanas o meses.

Detección con cultivos celulares

Ninguna de las pruebas mencionadas diferencia si uno está ante un SARS-CoV-2 infeccioso o ante los restos de sus partículas destruidas o de las células infectadas. Por ejemplo, a veces los enfermos recuperados que se someten a las pruebas ordinarias días después de haber superado la infección siguen dando positivo. ¿Significa esto que siguen siendo contagiosos? Lo mismo puede decirse de los virus depositados en las superficies inertes. ¿Conservan su capacidad de infectar? Si se quiere averiguar, no hay más remedio que hacer pruebas.

Infectar cultivos celulares con el virus es otra de las estrategias para detectar la presencia del SARS-CoV-2. [iStock-Manjurul]

A tal fin, los profesionales optan por inocular una muestra a un cultivo de células. El virus las destruye y el microscopio hace visibles los estragos. Además, con la PCR se cuantifica el ARN del virus que flota en el líquido acumulado sobre el cultivo (el sobrenadante). Así se identifica sin género de dudas al causante. Otra posibilidad consisten en detectar las proteínas del virus en la superficie de las células infectadas por medio de anticuerpos marcados, que observados al microscopio no solo revelan las células destruidas, sino aquellas infectadas que permanecen vivas, bajo el control del virus.

Análisis de sangre que detectan la inmunidad adquirida

Pero no todas las pruebas detectan componentes del virus: para ciertos fines, los indicios indirectos de su presencia resultan mucho más interesantes. De nuevo los anticuerpos desempeñan un papel importante en todo esto, aunque solo aquellos que el sistema inmunitario genera durante el curso de la infección y después de la misma. Los expertos persiguen detectar esas moléculas inmunitarias en la sangre. Son varios los tipos de anticuerpos que el sistema inmunitario produce durante la infección como respuesta directa contra el patógeno: las inmunoglobulinas M (IgM) y las inmunoglobulinas A (IgA).

A través de esas moléculas, los expertos esperan obtener una visión de conjunto de la propagación real del virus en la población general. Entre otras incógnitas ayudaría a arrojar luz sobre la pregunta, hasta ahora controvertida, relativa al número de infecciones del SARS-CoV-2 que no se han diagnosticado. Numerosos modelos matemáticos indican que podrían ser muchas en contraste con las infecciones detectadas.

Sin embargo, una prueba de anticuerpos no resulta adecuada para el diagnóstico de certeza en los pacientes graves. La reacción inmunitaria tarda un tiempo en aparecer tras el inicio de los síntomas, de modo que una prueba con resultado negativo no descarta la infección. Otro tipo de anticuerpos que se siguen produciendo una vez que la infección desaparece, las inmunoglobulinas G (IgG), resulta interesante por otra razón: revela la inmunidad permanente contra el patógeno.

Hasta ahora esos análisis de sangre también se efectúan en el laboratorio, pues precisan una proteína de la superficie del virus que se fabrica artificialmente con técnicas de biotecnología y que se une a los anticuerpos deseados, al igual que otro anticuerpo que  genera una reacción con cambio de color. Eso sí, ya existen pruebas rápidas análogas -similares a una prueba del embarazo- que en pocos minutos muestran una reacción colorométrica si la sangre contiene los anticuerpos en cuestión.

En concreto, esas pruebas rápidas indican quién es ya inmune al virus y quien no lo es, una información valiosa en los hospitales y en otras instituciones en que el contacto con personas infectadas es inevitable. La idea de analizar sistemáticamente a toda la población y permitir que las personas inmunizadas reanuden la vida normal va incluso más allá. Con todo, en este momento resulta discutible que una prueba de ese tipo disponga de la precisión necesaria para emprender ese cribado sistemático. Ninguna de ellas ha sido validada, es decir, no se ha verificado su fiabilidad conforme a las normas legales.

Lars Fischer

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