Una nueva prueba puede predecir la inmunidad a COVID-19

Los investigadores del MIT han desarrollado una prueba fácil de usar que podría responder a esta pregunta. Su prueba, que utiliza el mismo tipo de tecnología de "flujo lateral" que la mayoría de las pruebas rápidas de antígenos para el Covid-19, mide el nivel de anticuerpos neutralizantes contra el virus del SRAS-CoV-2 en una muestra de sangre.

El fácil acceso a este tipo de prueba podría ayudar a las personas a determinar qué tipo de precauciones deben tomar contra la infección por Covid, como por ejemplo, recibir una vacuna de refuerzo adicional, dicen los investigadores. Han solicitado la patente de la tecnología y ahora esperan asociarse con una empresa de diagnóstico que pueda fabricar los dispositivos y solicitar la aprobación de la FDA.

"Entre la población general, muchas personas probablemente quieran saber lo bien protegidas que están", dice Hojun Li, investigador clínico Charles W. y Jennifer C. Johnson del Instituto Koch de Investigación Integral del Cáncer del MIT. "Pero creo que esta prueba podría marcar la mayor diferencia para quienes reciben quimioterapia, para quienes toman medicamentos inmunosupresores para trastornos reumatológicos o enfermedades autoinmunes, y para quienes son ancianos o no tienen una buena respuesta inmunitaria en general. Todas estas son personas que podrían necesitar ser reforzadas antes o recibir más dosis para lograr una protección adecuada."

Según los investigadores, la prueba está diseñada de modo que puedan intercambiarse diferentes proteínas virales de espiga, lo que permite modificarla para detectar la inmunidad contra cualquier variante existente o futura del SARS-CoV-2.

Li, que también es médico en el Centro Infantil de Cáncer y Trastornos de la Sangre de Dana-Farber/Boston, es el autor principal del estudio, que aparece en línea en Cell Reports Methods. Guinevere Connelly, antigua técnica de investigación del Instituto Koch que ahora es estudiante de posgrado en la Universidad de Duke, y Orville Kirkland, asociado de apoyo a la investigación en el Instituto Koch, son los autores principales del artículo.

Una prueba sencilla

Li, que se incorporó al Instituto Koch en otoño de 2019, estudia el desarrollo de las células sanguíneas y cómo estas se vuelven cancerosas. Cuando surgió el SARS-CoV-2, empezó a pensar en formas de ayudar a combatir la pandemia. Muchos otros investigadores ya estaban trabajando en pruebas de diagnóstico de la infección, así que dirigió su atención al desarrollo de una prueba que revelara cuánta protección inmunitaria tiene alguien contra el Covid-19.

En la actualidad, el método de referencia para medir la inmunidad consiste en mezclar una muestra de sangre con un virus vivo y medir cuántas células de la muestra son eliminadas por el virus. Este procedimiento es demasiado peligroso para llevarlo a cabo en la mayoría de los laboratorios, por lo que los enfoques más utilizados implican partículas "pseudovirales" modificadas no infecciosas, o se basan en una prueba llamada ELISA (ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas), que puede detectar anticuerpos que neutralizan un fragmento de una proteína viral.

Sin embargo, estos enfoques siguen requiriendo personal capacitado que trabaje en un laboratorio con equipos especializados, por lo que no son prácticos para su uso en la consulta de un médico para obtener resultados inmediatos. Li quería idear algo que pudiera ser utilizado fácilmente por un profesional de la salud o incluso por personas en casa. Se inspiró en las pruebas de embarazo caseras, que se basan en un tipo de prueba llamada ensayo de flujo lateral.

Los ensayos de flujo lateral suelen consistir en tiras de papel incrustadas con líneas de prueba que se unen a una determinada molécula objetivo si está presente en una muestra. Esta tecnología es también la base de la mayoría de las pruebas rápidas caseras de Covid-19.

Li no tenía experiencia en este tipo de pruebas, por lo que se puso en contacto con dos profesores del MIT con experiencia en el diseño de diagnósticos basados en ensayos de flujo lateral: Hadley Sikes, profesor asociado de ingeniería química, y Sangeeta Bhatia, catedrática John y Dorothy Wilson de Ciencias de la Salud y Tecnología y de Ingeniería Eléctrica e Informática, y miembro del Instituto Koch.

Con su ayuda, su laboratorio desarrolló un dispositivo que puede detectar la presencia de anticuerpos que bloquean el dominio de unión del receptor del SARS-CoV-2 (RBD) para que no se una a ACE2, el receptor humano que el virus utiliza para infectar las células.

El primer paso de la prueba consiste en mezclar muestras de sangre humana con la proteína viral RBD que ha sido marcada con diminutas partículas de oro que pueden visualizarse cuando se unen a una tira de papel. Después de dejar tiempo para que los anticuerpos de la muestra interactúen con la proteína viral, se colocan unas gotas de la muestra en una tira de prueba incrustada con dos líneas de prueba.

Una de estas líneas atrae las proteínas virales RBD libres, mientras que la otra atrae cualquier RBD que haya sido capturada por anticuerpos neutralizantes. Una señal fuerte de la segunda línea indica un alto nivel de anticuerpos neutralizantes en la muestra. También hay una línea de control que detecta las partículas de oro libres, confirmando que la solución fluyó a través de toda la tira.

Para desarrollar los reactivos necesarios para la prueba, los miembros del laboratorio de Li trabajaron con los laboratorios de Angela Koehler, profesora asociada de ingeniería biológica, y Michael Yaffe, profesor de ciencias David H. Koch, ambos miembros del Instituto Koch.

Predicción de la inmunidad

Junto con un cartucho de pruebas, que contiene la tira reactiva de papel, el kit de pruebas también incluye una lanceta de pinchazo en el dedo que puede utilizarse para obtener una pequeña muestra de sangre, de menos de 10 microlitros. Esta muestra se mezcla con los reactivos necesarios para la prueba. Tras unos 10 minutos, la muestra se expone al cartucho de la prueba, y los resultados se revelan en 10 minutos.

El resultado se puede leer de dos maneras diferentes: Una, simplemente mirando las líneas, que indican si los anticuerpos neutralizantes están presentes o no. O bien, se puede utilizar el dispositivo para obtener una medición más precisa de los niveles de anticuerpos, utilizando una aplicación para teléfonos inteligentes que puede medir la intensidad de cada línea y calcular la proporción de la proteína RBD neutralizada con respecto a la proteína RBD infecciosa. Cuando esta proporción es baja, puede sugerir que se necesita otra vacuna de refuerzo, o que el individuo debe tomar precauciones adicionales para prevenir la infección.

Los investigadores probaron su dispositivo con muestras de sangre recogidas en diciembre de 2020 de unas 60 personas que habían sido infectadas por el SARS-CoV-2 y 30 que no lo habían sido. Pudieron detectar anticuerpos neutralizantes en las muestras de personas previamente infectadas por el virus, con una precisión similar a la de las pruebas de laboratorio existentes. También analizaron 30 muestras seriadas de dos personas antes de que recibieran una vacuna de ARNm Covid-19 y en varios momentos después de la vacunación. El nivel de anticuerpos neutralizantes en los individuos vacunados alcanzó un máximo alrededor de siete semanas después de la primera dosis, y luego comenzó a disminuir lentamente.

Estudios anteriores sobre el SARS-CoV-2 y otros virus han mostrado una fuerte correlación entre la cantidad de anticuerpos neutralizantes que circulan en el torrente sanguíneo de un individuo y su probabilidad de infección.

La prueba podría adaptarse fácilmente a diferentes variantes del SARS-CoV-2 intercambiando un reactivo específico para el RBD de la variante de interés, afirma Li. Los investigadores esperan ahora asociarse con una empresa de diagnóstico que pueda fabricar grandes cantidades de las pruebas y obtener la aprobación de la FDA para su uso.