La nueva prueba de diagnóstico CRISPR
Una simple muestra de orina combinada con la tecnología CRISPR de alta sensibilidad
Una nueva prueba diagnóstica para pacientes después de un transplante de riñón detecta infecciones y rechazos usando una simple muestra de orina y la tecnología CRISPR. Fue desarrollado por Michael Kaminski, jefe de un nuevo grupo de investigación Emmy Noether en el MDC & Charité.
Ensayo de flujo: Las tiras muestran tres muestras del paciente* negativas para el virus BK (13,14,15) y tres muestras positivas (16,17,18). La banda superior indica un resultado positivo en la prueba.
Michael Kaminski, MDC
Para mejorar las pruebas de diagnóstico de los pacientes después de un trasplante de riñón, un equipo internacional de investigación ha combinado una simple muestra de orina con la tecnología altamente sensible CRISPR. Los investigadores informan de esto en la revista Nature Biomedical Engineering.
La nueva prueba detecta dos virus oportunistas comunes que suelen infectar a los pacientes después de un trasplante de riñón: Citomegalovirus (CMV) y Poliomavirus BK (BKV). El método también detecta el ARNm del CXCL9, cuya expresión aumenta durante el rechazo celular agudo de los trasplantes de riñón.
"La mayoría de la gente piensa en la edición de genes cuando piensa en CRISPR, pero esta herramienta también es adecuada para otras aplicaciones, especialmente para diagnósticos más baratos y rápidos", dice el Dr. Michael Kaminski, jefe del nuevo grupo de investigación "Ingeniería de Células Renales y Diagnóstico CRISPR", que se encuentra en el Centro Max Delbrück de Medicina Molecular en la Asociación Helmholtz (MDC) y Charité - Universitätsmedizin Berlin. Kaminski, que trabaja como médico en la Clínica Médica con énfasis en nefrología y medicina interna de cuidados intensivos en Charité, dirigió el desarrollo de la prueba durante su estancia en el "Instituto Tecnológico de Massachusetts" (MIT) en el grupo de investigación del profesor James Collins. En 2020 fundó un laboratorio en el Instituto de Biología de Sistemas Médicos de Berlín (BIMSB) en el MDC.
Necesidad urgente
Los pacientes después de un transplante de riñón toman medicamentos para suprimir su sistema inmunológico para reducir el riesgo de rechazo del órgano. Esto a su vez aumenta el riesgo de contraer infecciones. Por lo tanto, es importante examinar a los pacientes tanto para detectar posibles infecciones como para el rechazo del órgano trasplantado. Normalmente se realizan análisis de sangre y biopsias de riñón invasivas, que requieren mucho tiempo y son costosas.
Aunque existen pruebas de orina de diagnóstico asequibles para una variedad de biomarcadores utilizados en la diabetes o el embarazo, entre otras cosas, éstas no suelen ser adecuadas para la detección de ácidos nucleicos como el ADN o el ARN. Aquí es donde CRISPR entra en juego. La tecnología CRISPR puede detectar segmentos muy pequeños de una secuencia de ADN o ARN utilizando una pieza complementaria de ARN. Ciertos tipos de proteínas cas no sólo cortan la secuencia objetivo sino también una molécula reportera. La fluorescencia producida durante este corte indica si la secuencia de objetivos está presente. Muchos laboratorios han investigado el potencial de diagnóstico de CRISPR en material sintético, pero sólo unos pocos han analizado muestras clínicas reales, "El reto es detectar concentraciones clínicamente relevantes", dijo Kaminski. "Hay una gran diferencia entre detectar altas concentraciones de objetivos sintéticos en un tubo de ensayo y detectar una sola molécula en una muestra de un paciente".
Positivo o negativo
La prueba, formalmente llamada ensayo, es un procedimiento de dos pasos: Primero, el ADN viral objetivo se amplifica en una muestra de orina. Se copia hasta que CRISPR pueda reconocerlo, incluso si sólo hay una sola molécula objetivo. El equipo utiliza un protocolo específico de CRISPR-Cas13 conocido como SHERLOCK para optimizar el proceso del ADN viral. Los resultados son similares a los de una prueba de embarazo casera. Se sumerge una tira de prueba en la muestra preparada; si sólo aparece una banda en la tira, la muestra es negativa, dos bandas indican la presencia del virus. "Es emocionante ver cómo aparecen los resultados en las tiras reactivas", dice Robert Greensmith, estudiante de doctorado de primer año en el laboratorio de Kaminiski y coautor de la publicación. "Sólo he estado trabajando con CRISPR recientemente y estoy impresionado con esta robusta plataforma de pruebas. Los investigadores usaron un procedimiento similar para el marcador de rechazo CXCL9. Esto implica aislar y amplificar el ARNm y luego detectarlo con CRISPR-Cas13.
En concentraciones muy bajas de virus, la segunda banda de la tira de prueba parece débil, lo que dificulta una interpretación clara. Por lo tanto, el equipo desarrolló una aplicación para teléfonos inteligentes que analiza las imágenes de la tira de prueba y toma una decisión final basada en la intensidad de la banda. Después de mucho esfuerzo para optimizar el procedimiento, los investigadores usaron su ensayo para analizar más de 100 muestras de pacientes después de trasplantes de riñón. El ensayo demostró ser preciso y fue capaz de detectar los virus BKV o CMV incluso con una carga viral baja e indicar correctamente el rechazo de un trasplante celular agudo.
Los siguientes pasos
Para evaluar mejor el potencial de diagnóstico de la prueba, Kaminski, como médico e investigador clínico, está interesado en estudios que comparen la prueba con los métodos convencionales. También le gustaría buscar formas de hacer el ensayo aún más fácil. Por el momento, las muestras deben ser calentadas para su preparación y la prueba implica varios pasos. Aunque se puede utilizar en un entorno hospitalario, todavía no es adecuado para realizar pruebas en casa. El objetivo final es un procedimiento de un solo paso que puede medir cuantitativamente varios parámetros. Esto permitiría a los pacientes detectar cambios en comparación con sus valores normales individuales.
Kaminski señala que esta prueba también es útil para otros pacientes inmunocomprometidos con riesgo de infección viral, y que los diagnósticos basados en el CRISPR podrían ser potencialmente utilizados para otros transplantes de órganos.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
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