Diminutas redes tejidas con hebras de ADN pueden atrapar la proteína de pico del virus que causa el COVID-19, iluminando el virus para una prueba de diagnóstico rápida pero sensible, y también impidiendo que el virus infecte las células, abriendo una nueva ruta posible a los antivirales. tratamiento, según un nuevo estudio.

Investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign y colaboradores demostraron la capacidad de las redes de ADN para detectar e impedir el COVID-19 en cultivos de células humanas en un artículo publicado en el Journal of the American Chemical Society.

“Esta plataforma combina la sensibilidad de PCR y la velocidad y bajo costo de antígeno pruebas”, dijo el líder del estudio Xing Wang, profesor de bioingeniería y química en Illinois. “Necesitamos pruebas como esta por un par de razones. Una es prepararse para la próxima pandemia. La otra razón es rastrear epidemias virales en curso, no solo coronavirus, pero también otros virus mortales y económicamente impactantes como el VIH o la influenza”.

El ADN es mejor conocido por sus propiedades genéticas, pero también se puede plegar en estructuras a nanoescala personalizadas que pueden realizar funciones o unirse específicamente a otras estructuras como lo hacen las proteínas. Las redes de ADN que desarrolló el grupo de Illinois fueron diseñadas para unirse a la proteína espiga del coronavirus, la estructura que sobresale de la superficie del virus y se une a los receptores de las células humanas para infectarlas. Una vez atadas, las redes emiten una señal fluorescente que se puede leer con un dispositivo portátil económico en aproximadamente 10 minutos.

Los investigadores demostraron que sus redes de ADN se dirigieron de manera efectiva a la proteína espiga y pudieron detectar el virus a niveles muy bajos, equivalentes a la sensibilidad de las pruebas de PCR estándar que pueden tardar un día o más en arrojar resultados de un laboratorio clínico.

La técnica tiene varias ventajas, dijo Wang. No necesita ninguna preparación o equipo especial, y se puede realizar a temperatura ambiente, por lo que todo lo que haría un usuario sería mezclar la muestra con la solución y leerla. Los investigadores estimaron en su estudio que el método costaría $1.26 por prueba.

“Otra ventaja de esta medida es que podemos detectar el virus completo, que aún es infeccioso, y distinguirlo de fragmentos que pueden no serlo más”, dijo Wang. Esto no solo brinda a los pacientes y médicos una mejor comprensión de si son infecciosos, sino que también podría mejorar en gran medida el modelado y el seguimiento de brotes activos a nivel comunitario, como a través de aguas residuales.

Además, las redes de ADN inhibieron la propagación del virus en cultivos de células vivas, y la actividad antiviral aumentó con el tamaño del andamio de la red de ADN. Esto apunta al potencial de las estructuras de ADN como agentes terapéuticos, dijo Wang.

“Tuve esta idea al comienzo de la pandemia para construir una plataforma para la prueba, pero también para la inhibición al mismo tiempo”, dijo Wang. “Muchos otros grupos que trabajan en inhibidores están tratando de envolver el virus completo, o las partes del virus que brindan acceso a los anticuerpos. Esto no es bueno, porque quieres que el cuerpo forme anticuerpos. Con las estructuras huecas de la red de ADN, los anticuerpos aún pueden acceder al virus”.

La plataforma de red de ADN puede adaptarse a otros virus, dijo Wang, e incluso multiplexarse ​​para que una sola prueba pueda detectar múltiples virus.

“Estamos tratando de desarrollar una tecnología unificada que pueda usarse como una plataforma plug-and-play. Queremos aprovechar la alta afinidad de unión, el bajo límite de detección, el bajo costo y la preparación rápida de los sensores de ADN”, dijo Wang.

Los Institutos Nacionales de Salud apoyaron este trabajo a través del programa Rapid Acceleration of Diagnostics. Los investigadores continuarán trabajando a través del programa RADx para explorar y acelerar las aplicaciones clínicas para la plataforma de red de ADN.

Wang también está afiliado al Laboratorio de Micro y Nanotecnología Holonyak y al Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica en Illinois.