Un equipo de investigadores, dirigido por la jefa de grupo del CIBER-BBN Laura Lechuga, ha desarrollado un innovador nanobiosensor para la serología rápida, cuantitativa y precisa de COVID-19, que logra la fiabilidad de los análisis de laboratorio especializados y la simplicidad de los tests rápidos de autodiagnóstico.
Este trabajo se ha desarrollado en colaboración con el Hospital Universitario y el Instituto de Investigación Vall d'Hebron (VHIR, Barcelona) y el Hospital Clínic de Barcelona –IDIBAPS –que proporcionó las muestras clínicas y la validación– y la Unidad de Virus Emergentes de Aix-Marseille Universidad (Francia).
Las pruebas serológicas juegan un papel importante en la vigilancia y manejo de epidemias o pandemias, así como en los estudios de inmunidad adquirida. Actualmente, la serología de COVID-19 se realiza mediante técnicas de inmunoensayo bien establecidas, que brindan sensibilidades altas, pero requieren laboratorios especializados con personal capacitado y tiempos de procesamiento de 3 a 48 horas. Un método mucho más rápido y sencillo es el ensayo de flujo lateral, como las pruebas de diagnóstico rápido que se venden en las farmacias. Sin embargo, estos últimos no son del todo fiables, ya que presentan una sensibilidad y una especificidad moderadas.
El equipo de investigación, liderado por Laura M. Lechuga, Profesora de Investigación del CSIC y jefa del Grupo de NanoBiosensores y Aplicaciones Bioanalíticas del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) y el CIBER-BBN, ha desarrollado y validado ampliamente un novedoso nanobiosensor serológico que proporciona una identificación y cuantificación rápida (menos de 15 minutos) de anticuerpos contra el SARS-COV-2 en suero sanguíneo, sin necesidad de pretratamiento de la muestra ni procesamiento prolongado. Emplea un dispositivo de detección óptica basado en una técnica plasmónica que el grupo de Laura Lechuga ha ido consolidando durante años y ha implementado para el diagnóstico de diversas enfermedades y condiciones, como la detección de biomarcadores de cáncer, la ingesta de gluten o la alergia a los antibióticos.
Se realizaron pruebas exhaustivas en muestras clínicas, proporcionadas por el Hospital Universitario Vall d'Hebron y el Hospital Clínic de Barcelona–IDIBAPS durante los primeros meses de la pandemia de COVID-19, para demostrar la eficacia y fiabilidad de esta tecnología de biosensores. En concreto, se utilizaron 120 muestras de suero, de las cuales 100 de pacientes positivos confirmados a la COVID-19 y 20 negativas (recogidas antes del estallido de la pandemia). Los análisis comparativos con técnicas estándar y ensayos comerciales de flujo lateral mostraron que esta tecnología de biosensores plasmónicos supera a los métodos de diagnóstico bien establecidos, proporcionando una excelente sensibilidad (99 %) y especificidad (100 %).
Esta notable precisión y los cortos tiempos de operación (el resultado está disponible en menos de 15 minutos) hacen de este nuevo biosensor una excelente herramienta para pruebas serológicas rápidas y confiables. La serología rápida y cuantitativa es crucial para monitorear la evolución de la pandemia de COVID-19, gestionar la hospitalización y el ingreso de pacientes en unidades de cuidados intensivos y evaluar el estado inmunológico de las personas durante las campañas de vacunación y en presencia de variantes emergentes del virus.
Dado que el dispositivo de lectura es compacto y el procedimiento puede automatizarse, esta tecnología también tiene potencial para aplicaciones en el punto de atención y podría introducirse en consultorios médicos y farmacias. Además, la misma técnica se puede emplear para la detección de diversas sustancias en fluidos corporales, como péptidos de gluten, biomarcadores de cáncer temprano, fármacos anticoagulantes o anticuerpos de alergia a antibióticos, por lo tanto, para el diagnóstico y seguimiento de muchas enfermedades.
El nivel de preparación de esta técnica ya es muy alto y sus desarrolladores están comprometidos en lograr una rápida transferencia de tecnología a la industria para introducir este nuevo dispositivo biosensor tanto en el entorno clínico como en entornos descentralizados. Mire esta animación que ilustra cómo funcionaría un dispositivo de lectura portátil con cartuchos desechables.
Los resultados de este estudio, llevado a cabo en el marco del proyecto CoNVaT financiado por la UE, se han publicado en Analytical Chemistry. La investigación ha sido desarrollada en colaboración con los Servicios de Microbiología Clínica y Cuidados Intensivos del Hospital Universitario Vall d'Hebron (Barcelona, España), el Departamento de Neumología del Hospital Clínic de Barcelona-IDIBAPS, y el Emerging Virus Unidad de la Universidad de Aix-Marseille (Francia). Las investigadoras Maria Soler y M. Carmen Estévez son las autoras correspondientes, mientras que la estudiante de doctorado Olalla Calvo-Lozano es la primera autora, habiendo realizado la optimización y validación del sistema.
Artículo de referencia:
Olalla Calvo-Lozano, Miquel Sierra, Maria Soler, Maria Carmen Estévez, Luis Chiscano-Camón, Adolfo Ruiz-Sanmartin, Juan Carlos Ruiz-Rodriguez, Ricard Ferrer, Juan José González-López, Juliana Esperalba, Candela Fernández-Naval, Leticia Bueno, Ruben López-Aladid, Antoni Torres, Laia Fernández-Barat, Sarah Attoumani, Rémi Charrel, Bruno Coutard, and Laura M. Lechuga, Label-Free Plasmonic Biosensor for Rapid, Quantitative, and Highly Sensitive COVID-19 Serology: Implementation and Clinical Validation. Anal. Chem. 2022, 94, 2, 975–984. DOI: 10.1021/acs.analchem.1c03850
