Hasta el 2020 un grupo de investigadoras e investigadores del Instituto de Física La Plata (IFLP) y del Centro Regional de Estudios Genómicos (CREG) se dedicaban mayormente a hacer ciencia básica, es decir, producían conocimiento de relevancia científica que no necesariamente derivaba en una aplicación inmediata o directa.
La pandemia de COVID-19 los puso ante el desafío de aportar sus saberes a resolver problemas concretos. Así lo hicieron: las investigaciones que ya venían realizando sobre “materiales magnéticos” en el IFLP ahora sí tuvieron una aplicación directa y fueron claves para producir kits nacionales de diagnóstico del virus basados en nanopartículas magnéticas.
En aquel momento, uno de los cuellos de botella para abordar la catástrofe sanitaria había sido la dificultad para conseguir insumos que permitieran realizar la purificación de muestras, necesaria para implementar los diagnósticos, por eso este avance fue determinante. El producto fue testeado en seis laboratorios pertenecientes a la red que posee la provincia de Buenos Aires y los resultados demostraron que alcanzaba niveles de eficiencia comparables con las versiones comerciales.
“Fue un antes y un después también en nuestras carreras. Nosotros nos ligábamos a la ciencia básica donde todo era ‘potencialmente útil para…’. Cuando hicimos algo que tenía una aplicación directa y que podíamos llegar a que se usara realmente, cambió también la forma en que hacíamos ciencia”, explicó la Dra en Física Claudia Rodríguez Torres.
En base a ese antecedente, la investigadora dirige ahora el proyecto financiado por la Comisión de Investigaciones Científicas (CIC) que sigue con esta línea de investigación y tiene como objetivo el desarrollo de kits basados en perlas magnéticas pero en este caso para diagnosticar dengue y enfermedades respiratorias.
Purificación para detectar enfermedades
Cualquier proceso diagnóstico comienza con la toma de una muestra clínica, que puede ser un hisopado o una muestra de sangre, según la enfermedad que se quiera diagnosticar. El segundo paso es la “purificación de ácidos nucleicos”, ese es el punto concreto de intervención del proyecto.
“La purificación implica aislar el ARN o ADN, según sea el patógeno a analizar, del resto del material biológico de la muestra: lípidos, proteínas, etc. Necesitamos que quede solo el ADN o ARN, que es lo que luego se amplifica para detectar si está o no está el patógeno”, explicó Rodríguez Torres.
La Licenciada en Biotecnología y Biología Molecular, Carolina Otonelo, integrante del CREG, del IFLP y también de este proyecto, detalló: “Los ácidos nucleicos son las macromoléculas que contienen la información genética de los organismos y de los virus. Según el patógeno que se quiera detectar, esa información genética está en la molécula de ADN o ARN”.
Hasta la pandemia, la mayoría de las purificaciones se realizaban utilizando columnas de sílice, que son insumos mayormente importados. A diferencia de esa metodología, la utilización de nanopartículas magnéticas tiene varias ventajas: no requiere pasos de centrifugación, se adapta mejor a laboratorios con equipamiento básico y además el proceso puede ser automatizado, lo que permite reducir el tiempo de procesamiento de las muestras.
“Actualmente ya hay varios laboratorios de diagnóstico privados y también públicos que usan robots, o sea, un sistema automatizado de purificación de ácidos nucleicos, basado justamente en perlas magnéticas”, detalló Rodríguez Torres y agregó: “nuestro trabajo ahora es adaptar el kit para los diferentes diagnósticos, porque cada patógeno lleva un protocolo de purificación diferente”.
¿Cómo funciona el kit?
Los insumos fundamentales de estos kits son las nanopartículas magnéticas, que tienen un tamaño tan pequeño (decenas de nanómetros), que no se pueden ver a simple vista. A éstas se las recubre con materiales que atraen el ARN o ADN y se obtienen partículas de aproximadamente un micrómetro, conocidas como perlas magnéticas.
Una vez que se tiene la muestra clínica, se la ubica en una solución denominada “buffer de lisis”. En ese proceso se rompen las células presentes en la muestra y las partículas virales, liberando los ácidos nucleicos, y ahí se agregan las perlas magnéticas para capturar el ADN o ARN.
A continuación, se aplica un campo magnético, las perlas se ven atraídas y quedan inmovilizadas con el ácido nucleico pegado en la superficie. Luego se descarta el resto de la muestra y tras unos lavados en alcohol, viene lo que se llama el “paso de elusión”.
“Se retira el campo magnético, se cambian las condiciones del medio líquido, por ejemplo el pH o la composición de buffer, para que el ácido nucleico ahora se despegue de la superficie de las perlas, se vuelven a inmovilizar las perlas con un campo magnético, pero ahora en la solución tenemos el ácido nucleico puro y eso es lo que se usa para la posterior amplificación e identificación de la existencia del material genético del patógeno”, explicó la investigadora.
Soberanía: la importancia de los insumos nacionales
El desarrollo de insumos nacionales en salud, no sólo tiene relevancia para momentos de escasez, como pudo ser la pandemia. “El factor económico es uno de los que más pesa porque estos kits son caros y tienen un impacto en el costo final del diagnóstico. Y el otro aspecto de que sea importado, es no tener el vínculo directo con el proveedor. Esto también le trae problemas internos a los laboratorios”, indicó el Dr en Física Pedro Mendoza Zélis, integrante del IFLP.
La dificultad es que los kits comerciales no informan la composición de los reactivos, por lo que los componentes del sistema no son sustituibles. “Hay laboratorios privados que nos han comentado que a veces les vienen partidas distintas, las partículas tienen otra coloración, y esto los lleva a recalcular todo otra vez en su sistema de testeo para adaptarse a la nueva partida. Entonces esa falta de vínculo directo con el fabricante termina siendo un problema concreto para el proceso de diagnóstico”, detalló el investigador.
En esa línea, la Dra en Ciencias Exactas Carla Layana, también integrante del proyecto, agregó: “los kits comerciales son kits ciegos, no se sabe exactamente la composición de los elementos internos. Entonces, eso limita un poco el trabajo si se requiere modificarlo o mejorarlo, porque no se sabe lo que contiene. Y si no se tiene una buena eficiencia con un tipo de muestra, estamos limitados para mejorar el proceso”.
El desarrollo de estos kits nacionales de diagnóstico -un trabajo interdisciplinario que además del IFLP y el CREG, incluye al Laboratorio de Salud Pública (FCE-UNLP)- permite encontrar una solución que por un lado reduce los costos del diagnóstico y por otro aporta mayor cercanía entre los laboratorios y proveedores para mejorar la eficiencia del proceso. Al mismo tiempo, genera mayor autonomía y soberanía en el sistema de salud, promoviendo una menor dependencia de insumos importados.
Por David Barresi