Pruebas rápidas de PCR con sólo pulsar un botón

Cuando Michele Gregorini solicitó su proyecto de doctorado hace cinco años, se encontró en el mismo despacho en el que estamos charlando hoy con él. Sentado frente a él estaba Wendelin Stark, profesor del Departamento de Química y Biociencias Aplicadas. Stark sugirió a Gregorini, un ingeniero mecánico de Milán de 26 años, que desarrollara un dispositivo de análisis de PCR más rápido y fácil de usar que los modelos convencionales.

Los recuerdos de aquel día aún están grabados en la mente de Gregorini. "En ese momento, ni siquiera sabía qué significaba PCR -¡y mucho menos cómo funcionaba el método!", dice con una sonrisa. Era principios de 2016, y acababa de regresar de Australia, donde había pasado un año trabajando para una empresa emergente de energía solar tras finalizar sus estudios en la ETH de Zúrich.

Hoy en día, Gregorini es el director general de su propia empresa de reciente creación, y el dispositivo de PCR que desarrolló en su proyecto de doctorado es su producto distintivo. Hace casi un año que fundó la start-up diaxxo de la ETH junto con Philippe Bechtold, un ingeniero químico luxemburgués de 26 años que también se unió al grupo de investigación de Stark para hacer su doctorado, que ahora está en su fase final.

Pero los dos jóvenes emprendedores pretenden hacer algo más que lanzar un nuevo dispositivo médico: también esperan cambiar fundamentalmente la forma en que se aplican las pruebas de PCR en medicina.

Una prueba PCR por unos pocos francos suizos

Las pruebas de PCR han sido durante mucho tiempo el estándar de oro para diagnosticar enfermedades infecciosas, incluso antes de la pandemia de coronavirus. Para determinar el patógeno exacto responsable de una infección respiratoria, un médico toma una muestra de la garganta y la envía a un laboratorio médico para su análisis. Los resultados suelen tardar varios días en llegar, momento en el que se puede confirmar si el paciente padece gripe, neumonía o un simple resfriado.

Gregorini y Bechtold estaban decididos a hacer este proceso más fácil y, sobre todo, más rápido. Imaginan un futuro en el que el personal sanitario pueda realizar las pruebas de PCR en el mismo punto de atención, y obtener los resultados en menos de 30 minutos. Esto permitiría a los pacientes recibir el tratamiento que necesitan en su primera cita.

"Ahorraría mucho tiempo y sería mucho más barato", afirma Gregorini. Su objetivo es que la prueba cueste sólo unos pocos francos suizos. Bechtold añade que esto abriría por fin la puerta a las pruebas de PCR en los países en desarrollo, que a menudo carecen de fondos para realizar análisis de laboratorio.

Cartucho de prueba del tamaño de una cápsula de café

Los fundadores de la empresa han estado trabajando en su dispositivo de PCR durante los últimos cinco años. Han desarrollado ellos mismos todos los aspectos del primer prototipo, desde la carcasa y la electrónica hasta el software y el cartucho de prueba reemplazable en el que se produce la reacción bioquímica. Este cartucho tiene un tamaño y una forma similares a los de una cápsula de café, y es la innovación más significativa del nuevo dispositivo.

En lugar del método convencional de mezclar los reactivos de la PCR en un tubo de plástico, la solución de diaxxo funciona simplemente pipeteando una gota de la muestra del paciente directamente en uno de los pocillos del cartucho de aluminio. Dado que el metal conduce el calor mucho mejor que el plástico, el nuevo dispositivo puede calentar y enfriar los reactivos considerablemente más rápido que los dispositivos convencionales.

Esto es importante, porque la replicación del material genético del patógeno se basa en ciclos de reacción que consisten en múltiples pasos que se llevan a cabo a diferentes temperaturas que van de 55 a 95 grados Celsius. Realizar uno de estos ciclos lleva algo menos de 20 segundos en el nuevo dispositivo, frente a los dos minutos y medio de un dispositivo convencional. Esto reduce el tiempo necesario para una prueba de PCR de 45 ciclos de más de dos horas a poco menos de 20 minutos, que es similar al tiempo que se necesita para realizar una prueba rápida de antígenos.

El nuevo dispositivo también elimina la necesidad de pipetear minuciosamente múltiples reactivos de PCR en un contenedor de muestras. En su lugar, la solución de diaxxo consiste en suministrar los reactivos como parte del paquete, liofilizados y depositados en el fondo de cada pocillo. Esto también tiene la ventaja de permitir que los kits de pruebas para diferentes patógenos se almacenen a temperatura ambiente hasta seis meses.

La pandemia da un impulso al proyecto

Gregorini y Bechtold se encontraron con muchos retos a la hora de desarrollar un método fiable. Bechtold dedicó mucho tiempo a perfeccionar un proceso de secado de los reactivos que garantizara que se mezclaran correctamente con la muestra cuando llegara el momento. "Esa fue una de las tareas más duras de todas", dice, recordando lo difícil que fue conseguir que los reactivos se fijaran con la suficiente firmeza en los pocillos para que los cartuchos pudieran transportarse con seguridad.

Pero el mayor punto de inflexión de todos llegó en la primavera de 2020 con la aparición de la pandemia de coronavirus. "De repente, hubo una enorme demanda del dispositivo médico que era el centro de nuestro proyecto de investigación", dice Gregorini. Incluso antes de que el virus llegara por completo a Suiza, los ingenieros empezaron a desarrollar un cartucho para detectar el SARS-Cov-2, su primera prueba de diagnóstico.

A partir de ahí, las cosas se multiplicaron. Los dos investigadores obtuvieron su primera subvención del programa "Bridge" de la Fundación Nacional Suiza para la Ciencia, a la que siguieron rápidamente fondos para el coronavirus procedentes de otras fuentes. En septiembre de 2020, Gregorini y Bechtold fueron aceptados en el programa ETH Pioneer Fellowship; en octubre, fundaron su empresa, diaxxo.

De desarrolladores a gestores

En la actualidad, diaxxo emplea a 12 personas como parte de un equipo creciente de especialistas en hardware y software, biotecnólogos e ingenieros eléctricos. Juntos, están mejorando constantemente el dispositivo PCR para que esté listo para el mercado.

Al mismo tiempo, los dos fundadores han dejado de centrarse en el desarrollo del producto y han pasado a desempeñar un papel más directivo. Ahora pasan la mayor parte de su tiempo respondiendo a las preguntas del equipo, preparando presentaciones para posibles patrocinadores y comunicándose con los socios del proyecto por correo electrónico. No es hasta las primeras horas de la noche, cuando la mayoría de sus colegas ya se han ido a casa, que Gregorini encuentra por fin tiempo para comprobar cómo avanzan las cosas en su taller de la ETH.

El estudio de campo en Zanzíbar proporciona importantes datos

Mientras tanto, la lista de clientes potenciales sigue creciendo. Cada día llegan nuevas solicitudes, incluido el interés de una importante compañía de cruceros. Sin embargo, dado que el dispositivo aún está pendiente de aprobación como producto sanitario, los fundadores de la empresa no pueden vender sus productos a clientes privados y deben recurrir a colaboraciones de investigación. Estos proyectos conjuntos ofrecen el canal perfecto para mejorar la idoneidad del dispositivo para su uso cotidiano.

El proyecto de diaxxo con el Instituto Suizo de Salud Pública y Tropical (Swiss TPH) es la mayor colaboración en la que se ha embarcado la empresa hasta ahora. Se trata de un estudio de campo en Zanzíbar, donde los dispositivos de diaxxo se utilizan actualmente para realizar pruebas de esquistosomiasis a escolares de todo el país, una enfermedad causada por gusanos parasitarios.

Los socios de Swiss TPH están especialmente entusiasmados con el nuevo dispositivo de PCR porque les permite realizar pruebas in situ en las escuelas. Gregorini y Bechtold están disponibles las veinticuatro horas del día para ayudar a los investigadores a utilizar el dispositivo, y ya han ayudado a improvisar desde actualizaciones de software hasta manuales de reparación locales.

Este entorno siempre cambiante es una de las cosas que a Bechtold le encanta de su trabajo: "Cada día es otra increíble oportunidad de aprendizaje". Al mismo tiempo, sin embargo, los dos fundadores son conscientes de que diaxxo puede tener una vida limitada. "Para una pequeña empresa en el sector de los dispositivos médicos es muy difícil crear una gama de productos lo suficientemente grande como para ser rentable", dice Gregorini.

Una posibilidad es que diaxxo sea adquirida por una empresa más grande en algún momento de los próximos años. Pero, por el momento, los dos fundadores están decididos a poner todo lo que puedan en el negocio y ver hasta dónde pueden llevarlo.