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El Instituto de Salud Carlos III financia un proyecto del CNIO y del CSIC para la detección masiva, precoz y “a pie de calle” del SARS-CoV-2

21.04.2020

Contribuye a erradicar el cáncer

Qualify phi29 Modelo 3D de la variante mejorada de la ADN polimerasa de phi29 denominada Qualify. Adaptada de Vega et al, (2010) PNAS 107, 16506-11

El proyecto persigue la detección del virus en menos de una hora, mediante una sencilla técnica que se podría implementar “a pie calle” y sin necesidad de equipamiento especializado

Esta tecnología permitiría la detección masiva de contagiados por coronavirus, incluyendo a los asintomáticos, lo que haría posible frenar la propagación del virus y mejorar la respuesta de salud pública

La tecnología se basa en la utilización de la ADN polimerasa del fago phi29 (phi29pol), una enzima “muy poderosa” cuyo descubrimiento hace más de 30 años y aplicabilidad en biotecnología representa uno de los grandes hitos de la historia de la ciencia española

El proyecto, puesto ya en marcha, lo coordina Felipe Cortés, jefe del Grupo de Topología y Roturas de ADN del CNIO, junto al investigador Luis Blanco del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa-CSIC, uno de los inventores en 1989 de esta tecnología 100% española junto a Antonio Bernad y Margarita Salas

La capacidad de diagnóstico de la COVID-19 es uno de los factores limitantes para el control de la pandemia que azota el planeta, lo que llama a la necesidad urgente de nuevos sistemas diagnósticos capaces de detectar pacientes asintomáticos de una forma masiva, rápida y fiable. Para salvar este cuello de botella, el Instituto de Salud Carlos III, a través de su convocatoria extraordinaria Fondo COVID-19, ha financiado un proyecto de colaboración entre el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) que busca emplear uno de los descubrimientos insignia de la historia de la ciencia española: la enzima -proteína que realiza funciones biológicas- ADN polimerasa de phi29 (phi29pol).

Las peculiares propiedades de phi29pol la convierten en un potente aliado para hacer frente a esta pandemia. Según los investigadores, la tecnología de amplificación isotérmica basada en esta enzima podría mejorar sustancialmente las capacidades de detección del ARN del virus SARS-CoV-2 en los laboratorios de todo el mundo, y que actualmente se basan en técnicas de RT-PCR que requieren equipamiento y personal muy especializado. Otras alternativas de detección rápida del virus basadas en anticuerpos, presentan, actualmente, importantes limitaciones en cuanto a su sensibilidad y fidelidad.

El proyecto, ya en marcha, está coordinado por Felipe Cortés, jefe del Grupo de Topología y Roturas de ADN del CNIO, y Luis Blanco, profesor de Investigación del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CBMSO), centro mixto del CSIC y la Universidad Autónoma de Madrid.

Una tecnología con sello 100% español

Phi29pol es una enzima “extremadamente poderosa” que permite multiplicar por miles o millones de veces una pequeña muestra de material genético. “Su capacidad para amplificar material genético partiendo de muy poca muestra, incluso dañada, nos da la pista de que puede ser un método extremadamente sensible para detectar la presencia del material genético del virus [y por ende confirmar la infección], incluso en aquellos casos con una carga viral pequeña como puedan ser los pacientes asintomáticos”, afirma Cortés.

Pero las virtudes de esta enzima van más allá. A diferencia de las técnicas de RT-PCR empleadas actualmente, el mecanismo de amplificación por desplazamiento de hebra utilizado por phi29pol funciona a temperatura constante, incluso a temperatura ambiente, y permite completar el diagnóstico de un elevado número de muestras en menos de una hora. “Esta característica ha sido también clave para desarrollar el proyecto, ya que permite que podamos detectar el virus a temperatura ambiente sin necesidad de utilizar equipamiento especializado o personal técnico”, declara Blanco.

“Esto nos permitiría poder diagnosticar a pie de calle, incluso en los propios centros de atención primaria, residencias de ancianos u otros lugares especialmente sensibles, evitando así el envío de muestras a los laboratorios capacitados, facilitando la logística y evitando nuevos contagios”, declaran los investigadores.

Descubierta en 1984 por los investigadores Luis Blanco y Margarita Salas en el CSIC, phi29pol representa uno de los paradigmas de aplicación de la ciencia española, ya que sus características únicas han hecho que su uso se haya extendido por todo el mundo para la amplificación de ADN en laboratorios de genética, medicina forense o policía científica.

El método de diagnóstico de COVID-19 propuesto en el proyecto se basa en una mejora de  phi29pol, desarrollada por Miguel de Vega (CBMSO-CSIC), quien participará también en este proyecto junto con la empresa 4basebio (Parque Científico de Madrid), que posee la licencia de explotación de phi29pol mejorada.

“Los expertos mundiales en esta tecnología y su propiedad intelectual los tenemos en casa, lo que, si nuestros ensayos funcionan como esperamos, facilitará su producción y posterior suministro a nivel nacional”, sostienen Cortés y Blanco.

Dispositivos portátiles para la detección rutinaria del virus

Gracias al conocimiento previo y a la tecnología ya desarrollada con anterioridad, los expertos esperan tener la primera versión del sistema lista para el próximo otoño, coincidiendo con un eventual rebrote de la enfermedad. En una primera fase estudiarán la sensibilidad de la técnica para la detección del virus, incluidas muestras clínicas de pacientes; en una segunda fase harán una optimización del sistema para su posterior aplicación en la clínica.

Se ha solicitado también financiación para la extensión de este proyecto en otras convocatorias sobre la emergencia sanitaria de COVID-19. En este caso la finalidad será desarrollar un dispositivo portátil (similar a un test de embarazo) que permita diagnosticar la enfermedad de forma sencilla, rápida y fiable, incluso en casa. Asimismo, se adaptará esta metodología para detectar la presencia del virus en el ambiente, como puedan ser superficies u otros lugares de interés para el control de la pandemia.

El CNIO y la búsqueda de nuevas estrategias para hacer frente al SARS-CoV-2

El CNIO es una institución pública española dedicada a la investigación, diagnóstico y tratamiento del cáncer, adscrita al Instituto de Salud Carlos III (Ministerio de Ciencia e Innovación). Situado entre los 10 primeros centros monográficos de investigación del cáncer en el mundo (informe Scimago; Nature Index), el CNIO cubre todo el recorrido de la I+D+i, desde la investigación básica hasta la clínica, para trasladar los resultados de forma rápida y eficiente al Sistema Nacional de Salud y al mercado farmacéutico y biotecnológico.

Con motivo de la pandemia global del SARS-CoV-2 y un firme compromiso de servicio público, sus investigadores han solicitado un total de 12 proyectos al Instituto de Salud Carlos III para estudiar distintos aspectos de gran relevancia para hacer frente a la enfermedad como el bloqueo de la infección causada por el virus o el tratamiento de patologías asociadas.

Además, con la finalidad de brindar apoyo a los hospitales para el análisis de PCR de muestras clínicas con COVID-19, el CNIO ha trasladado 4 máquinas de PCR (qPCR de Applied Biosystems modelo 7500FAST) a los laboratorios de microbiologíadel Hospital de La Paz y el Hospital Gregorio Marañón. El traslado se ha hecho efectivo en coordinación con el Instituto de Salud Carlos III. También ha donado material de protección a distintos hospitales y residencias de ancianos de la Comunidad de Madrid.

Grupo de Topología y Roturas de ADN del CNIO
Felipe Cortés (en el centro), jefe del Grupo de Topología y Roturas de ADN del CNIO, junto a los miembros de su equipo Ernesto López de Alba y Marta Muñoz Barrera. /Amparo Garrido. CNIO

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