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Optimización de diagnósticos a través de nanopartículas magnéticas: un método bonaerense que abarata costos

El proyecto, impulsado y financiado por la CIC, tiene como finalidad abaratar costos y agilizar el proceso de diagnóstico de virus y otros agentes patógenos

  • Entrada publicada:3 agosto, 2022

Un equipo de investigadoras e investigadores de la Facultad de Ciencias Exactas de la Universidad Nacional de La Plata trabajan en la optimización del diagnóstico molecular de virus y otros agentes patógenos a través de la utilización de nanopartículas magnéticas. El proyecto forma parte de la convocatoria “Ideas Proyecto 2021”, impulsado y financiado por la Comisión de Investigaciones Científicas, dependiente del Ministerio de Producción, Ciencia e Innovación Tecnológica de la provincia de Buenos Aires.

La iniciativa tiene su origen en el año 2020, cuando Sheila Ons, investigadora y directora del proyecto junto a Claudia Rodriguez Torres, Pedro Mendoza Zélis y Victor Romanowski, se preguntaron junto a un grupo de colegas, abocados a los campos de la biología molecular y de la física, de qué manera podrían contribuir a la situación sanitaria que el país comenzaba a transitar debido a la pandemia por el Covid-19. 

“Nuestro objetivo fue generar un método nacional que abarate costos y que agilice todo ese proceso de diagnóstico”, detalló la investigadora. La propuesta tiene como finalidad optimizar, a través de la incorporación y utilización de estas nanopartículas, un método de extracción de ácidos nucleicos que sirva para llegar a diferentes diagnósticos. 

Al inicio de la pandemia purificar el material genético presente en las muestras de hisopados representaba un paso limitante por lo que la propuesta significaba todo un avance. “Nos pusimos a trabajar en eso y rápidamente conseguimos unas partículas eficientes para la purificación de ácidos nucleicos del virus y de cualquier otra muestra biológica. Ahora tenemos esta herramienta que es aplicable al diagnóstico de Covid como de cualquier tipo de enfermedades y estudios básicos de laboratorio de biología molecular”. 

El punto de partida de la investigación tuvo como finalidad la aplicación de nanopartículas magnéticas a la purificación de ARN del SARS-CoV 2; no obstante, el trabajo continuó adelante para ser desarrollado con otro tipo de purificación de ácidos nucleicos y moléculas que tienen aplicación tanto en industria farmacéutica como en diagnóstico e investigación. 

Las nanopartículas magnéticas son una herramienta que se utiliza en aplicaciones de biomedicina y la industria farmacéutica. Se trata de un método que presenta ventajas relacionadas con sus características, su versatilidad y sus costos. “Poder explotar todo el potencial que tiene esta herramienta que nosotros manejamos en aplicaciones biotecnológicas o de biomedicina es lo que nos moviliza y nos llevó a formar una coordinación interdisciplinaria entre los físicos encargados de los análisis, síntesis y estudios de las nanopartículas y las biólogas y biólogos que somos quienes manejamos, a través de muestras, su purificación y optimización de los procesos con este material”, detalló Ons y agregó: “En particular, las nanopartículas nos interesan porque brindan muchísimas posibilidades en biomedicina y nuestro país no se puede quedar atrás en el uso de esta tecnología”.

Las nanopartículas que purifican ácidos nucleicos tienen dos posibles campos de aplicación; uno es el diagnóstico molecular para detección del Covid, así como también de otras patologías como Dengue, hepatitis, HIV o cualquier enfermedad, incluidas las causadas por mutaciones genéticas. El segundo campo es la investigación en biología molecular donde los laboratorios podrían utilizarlas para purificar el ARN o ADN de una forma más sencilla respecto a alternativas que se usan actualmente.

“Nuestro objetivo fue generar un método nacional que abarate costos y que agilice todo ese proceso de diagnóstico”

detalló Sheila Ons

Funcionamiento del método 

La investigación partió desde una premisa: con las nanopartículas podía realizarse un recubrimiento especial para que pudieran pegarse al material genético, que en el caso del virus que causa COVID 19 es ARN (la molécula que codifica todos los genes del virus y está presente en las muestras de hisopados de las personas infectadas). Una vez detectado el ARN del virus se puede dar un diagnóstico positivo. Para detectarlo, el proceso de purificación, es decir, de separar los ácidos nucleicos del resto de componentes de la muestra de hisopado (proteínas, lípidos, etc) es muy importante. Es allí donde intervienen las nanopartículas magnéticas dado que son un método fácil, rápido y económico.

Las nanopartículas se agregan a una muestra que, en una primera instancia, pasó por el proceso de inactivación del virus. Luego, a partir de la presencia de una concentración apropiada de sales, los ácidos nucleicos se unen a las nanopartículas. Con la aplicación de un imán externo al tubo, pueden separarse las nanopartículas unidas al ARN del resto de componentes de la muestra.  El paso final en el proceso son los lavados y el despegado de estas partículas del ácido nucleico, que ocurre en presencia de agua pura. De esta manera el material genético purificado queda listo para el diagnóstico. 

“Uno recubre la nanopartícula con un compuesto en particular y esa nanopartícula tiene la capacidad de unir material genético. Una vez que tiene pegado ese material genético se lo coloca a un campo magnético externo y las partículas, con el ARN pegado, se ven atraídas hacia el imán. Este método es la manera de purificarlo mediante sucesivas imantaciones y lavados”, detalló Ons.

 Perlas magnéticas en solución. El líquido blanco representa a las partículas pegadas al imán

Entre abril y diciembre de 2020, las investigadoras y los investigadores avanzaron en la elaboración de un kit que se fundamentó en la utilización de esta técnica con nanopartículas recubiertas de sílice, así como también de un protocolo para la extracción de ARN viral mediante hisopados oro y naso-faríngeos. La eficacia de la misma fue validada en laboratorios de la red de diagnóstico de la Provincia de Buenos Aires, entre los que se encuentran el Laboratorio de Salud Pública FCE-UNLP y los Laboratorios de Virología perteneciente a los Hospitales Rossi de La Plata y Evita de Lanús. Las conclusiones obtenidas a partir de los ensayos determinaron que los niveles de eficiencia en el diagnóstico son comparables a otros métodos importados que se usan en la actualidad

La incorporación de este insumo representa un gran aporte para las y los bonaerenses ya que la transferencia de la tecnología para que pueda utilizarse se realizará mediante empresas radicadas en la provincia. Se trata de un insumo local, elaborado por científicas y científicos locales quienes esperan que su desarrollo supere en calidad y en capacidad de producción masiva a otras alternativas actuales del mercado. La CIC tiene como objetivo capacitar profesionales y desarrollar investigación científica y tecnológica, para generar conocimiento y soluciones concretas a las y los habitantes de la Provincia.

Por Mariana Hidalgo