¿Cómo se puede frenar la pandemia de COVID-19 mientras la enfermedad se sigue abriendo camino en todo el mundo?
La respuesta no es fácil ni única pero una solución es realizar pruebas más rápidas y efectivas para garantizar que los portadores se aíslen antes de infectar a otras personas.
En la actualidad, obtener los resultados de la prueba estándar de reacción en cadena de la polimerasa con transcripción inversa (RT-PCR) para identificar el material genético de ARN del virus en hisopados nasales y faríngeos puede tardar de uno a cinco días.
Los tiempos de espera son más largos debido a la alta demanda y a que las muestras deben enviarse desde el punto de atención a un laboratorio. Además, las pruebas se procesan de forma manual.
Por otra parte, un resultado negativo puede significar que la carga viral aún no fuese detectable el día en que se tomó la muestra, según afirmó la doctora Moran Szwarcwort-Cohen, directora del laboratorio de virología del campus del Centro Médico Rambam en Haifa, uno de las 40 instalaciones de Israel que analizan las pruebas de coronavirus.
La científica le dijo a ISRAEL21c que la necesidad más crítica son los tests rápidos en los puntos de atención. “Habrá más de un tipo de prueba y pronto se utilizarán pero no puedo asegurar cuánto tiempo llevará obtener la validación y aprobación para cada nueva técnica porque tenemos que conocer las limitaciones de cada una, cómo usarla y cómo interpretar sus resultados”, remarcó.
Equipo de prueba rápida sin laboratorio
Gracias a una colaboración entre el Rambam y el cercano Instituto de Tecnología -Technion en Israel ya se produce una variedad de soluciones.
Una de ellas es una prueba rápida que utiliza muestras de saliva mezcladas con material reactivo que luego se colocan en un recipiente térmico con agua caliente. Los resultados codificados por colores aparecen en alrededor de 40 minutos. El color amarillo significa positivo y el rosa negativo.
La profesora Naama Geva-Zatorsky del Technion indicó que ese sistema podría convertirse en la base de un equipo de pruebas multitudinarias en sitios de trabajo, puntos de atención y hogares.
El laboratorio de Geva-Zatorsky desarrolló la técnica con la participación de Szwarcwort-Cohen; la doctora Mical Paul, directora del Instituto de Enfermedades Infecciosas del Rambam; y la profesora Michal Chowers, jefa de la unidad de enfermedades infecciosas del Meir Medical Center.
La confiabilidad del test se midió utilizando 200 muestras biológicas de pacientes de COVID-19 confirmados y personas sospechosos de estar infectadas con el virus, suministradas por el biobanco de coronavirus de Rambam.
Geva-Zatorsky manifestó que la prueba identifica el 99 por ciento de los casos cuando hay concentraciones medias o altas del virus. Su laboratorio ya trabaja para mejorar la sensibilidad a la presencia del virus en concentraciones bajas. “Creemos que es la prueba adecuada para su uso en las entradas de hospitales, sitios de trabajo, hogares de ancianos, aeropuertos y otras instalaciones con mucho tránsito de personas”, dijo.
A su vez, Chowers explicó que la innovación más importante es que la prueba se puede hacer en el lugar en una hora, lo que elimina la necesidad de enviar la saliva a un laboratorio especial.
“Por lo general, estudiamos microbios intestinales pero un par de mis colegas de la Universidad de Harvard me llamaron y desencadenaron esta idea… y todo el equipo se unió para llevarla adelante. Durante más de diez días no salimos del laboratorio”, añadió Geva-Zatorsky.
Método de agrupación
Szwarcwort-Cohen y el profesor Roy Kishony del Technion crearon un innovador test basado en el concepto de agrupación para hacer pruebas múltiples y aceleradas de COVID-19.
La agrupación no es una solución en el punto de atención sino que su objetivo es la velocidad. En ese sentido, permite hacer pruebas de RT-PCR en una muestra combinada de 32 o 64 pacientes, lo que acelera la tasa de pruebas de forma significativa.
Si una muestra combinada da positivo, se hacen pruebas individuales para encontrar la muestra (o varias de ellas) que causaron ese resultado.
“Esto es mejor para monitorear poblaciones regulares donde la tasa de infección es del 5 por ciento o menos. Algunos ejemplos son pueblos o ciudades chicas, unidades del Ejército y divisiones de trabajadores esenciales que trabajan en cápsulas”, le explicó dice Kishony a ISRAEL21c. Y añadió: “Si se reúnen muestras de esos grupos, en una prueba se consigue tener una indicación de si el grupo en su conjunto puede trabajar. Si alguno es portador es posible que todos sean enviados a casa”.
Kishony contó que países como India, Singapur y Hungría están reorganizando los laboratorios de pruebas para adaptarse a las pruebas de agrupación y que otros países occidentales están siguiendo su ejemplo.
“Si bien hay algunos desafíos logísticos en la implementación (del método), esperamos que aumente en gran medida el volumen de muestras diarias analizadas para poder identificar a los portadores asintomáticos. Este enfoque debería reducir la posibilidad de infección y aplanar la curva de infección”, desarrolló el científico.
La técnica de agrupación simple, desarrollada en el laboratorio del profesor Yuval Dor de la Universidad Hebrea y que se usa para medir de a ocho muestras a la vez, ya están en uso en todo Israel.
El laboratorio de inmunología computacional del profesor Tomer Hertz en la Universidad Ben-Gurion también trabaja bajo el concepto de agrupación.
Resultados en menos de un segundo
¿Es posible obtener resultados de una prueba de COVID-19 en una fracción de segundo de una sola muestra de saliva?
Eso podría ocurrir a fin de año si el revolucionario dispositivo SpectraLit de Newsight Imaging sigue mostrando excelentes resultados en los ensayos clínicos en curso en el Centro Médico Sheba.
“En el laboratorio pudimos diferenciar bien claro entre las muestras de COVID-19 positivas y negativas con una tasa de precisión del 95 por ciento”, afirmó el doctor Eli Schwartz, director del ensayo y fundador del Centro de Medicina Geográfica y Enfermedades Tropicales del Sheba.
El negocio principal de Newsight son los chips de sensores de imagen avanzados para visión artificial y el análisis espectral en 3D. Pero la pandemia de coronavirus obligó a la compañía a ser “extremadamente creativas”, según contó Eyal Yatskan, director de tecnología y cofundador de la empresa.
Con el equipo de expertos en diseño de chips, óptica y microbiología y la colaboración del doctor Schwartz y su equipo, Newsight usó su espíritu innovador en el mundo de la visión artificial para ayudar a la detección del virus.
El ensayo clínico en Israel probará el dispositivo SpectraLit en cientos de pacientes más durante entre cuatro y seis semanas más. Luego se analizarán los resultados finales.
Las patentes de la tecnología de chips de la empresa están registradas en todo el mundo mientras que la empresa ya vendió una licencia para desarrollar dispositivos de detección de virus y bacterias basados en su tecnología a la empresa AIinnoBio de Hong Kong.
Kit de prueba de resultado rápido de BATM
En marzo, la empresa BATM presentó un kit de diagnóstico para detectar COVID-19 de muestras de saliva en cerca media hora utilizando el sistema actual de RT-PCR.
“Lo vendemos al por mayor en el Lejano Oriente y América Latina pero no aún no en Israel o EEUU porque esperamos la autorización de la Administración de Medicamentos y Alimentos estadounidense”, afirmó el doctor Tzvi Marom, director ejecutivo de la compañía cuya sede está en de Hod Hasharon.
El 15 de julio BATM anunció el lanzamiento de tres nuevos sets de prueba para diagnosticar el COVID-19 y otras enfermedades respiratorias. De acuerdo con la compañía, la producción comenzará durante el cuarto trimestre de 2020 en las instalaciones de Adaltis en Italia.
El primer kit es una nueva prueba de diagnóstico molecular que puede identificar y diferenciar los virus respiratorios prominentes, incluidas todas las cepas de COVID-19, la gripe y el resfriado común (incluidas las personas asintomáticas). También puede detectar bacterias que causan enfermedades pulmonares, lo que se considera que son una infección secundaria del coronavirus.
Esta prueba de 30 minutos se desarrolló en colaboración con la Universidad Tor Vergata en Italia.
El segundo set de es la primera prueba de antígeno de COVID-19 del mundo que incluye cinco genes.
La mayoría prueba entre dos y tres, incluido el gen de “pico” que el virus usa para invadir células humanas. El gen de la espiga está presente en la sangre de una persona incluso cuando la carga viral de COVID-19 es demasiado baja para ser detectada.
Este kit, que espera recibir en breve la certificación de la Unión Europea, puede hacerse en cualquier instrumento de PCR estándar.
El tercer kit de BATM se trata de una prueba serológica de COVID-19 para medir la cantidad de anticuerpos en la sangre en lugar de solo detectar la presencia o ausencia de anticuerpos en pacientes recuperados.
Marom aseguró que este sistema se desarrolló como respuesta a una nueva investigación médica que sugiere que los anticuerpos en la sangre de los pacientes recuperados son pocos y se desvanecen rápidamente. “Así, es una herramienta importante para estimar la inmunidad colectiva y la eficiencia de futuras vacunas. Es posible que en septiembre presentemos pruebas rápidas de esputo para la gripe y COVID-19 que analizan el virus en lugar de los anticuerpos”, le contó a ISRAEL21c.
Prueba rápida del aliento
Scentech Medical tiene en desarrollo un sistema de Prueba Rápida del Aliento (RBT) en el Centro Médico Meir de Kfar Sava. Aún le falta terminar el diseño del prototipo.
“Todas las demás empresas buscan crear métodos para investigar el virus o sus efectos pero nosotros estamos consiguiente una huella digital de la enfermedad”, le aseguró Rom Eliaz, ejecutivo de la empresa a ISRAEL21c.
Eliaz describió que los pulmones envían de 8.000 a 14.000 sustancias químicas orgánicas volátiles y que estas se diferencian de una persona a otra, lo que puede revelar la presencia o el estado de una enfermedad. “Esperamos identificar no solo si un individuo tiene COVID-19 sino en qué etapa se encuentra para poder saber cuánto tiempo debe permanecer aislado”, definió.
El foco original de Scentech era la detección del cáncer, campo en el que se destaca por sus excelentes resultados en tumores en las mamas y colon.
Gracias a esto, la empresa recibió una solicitud del Ministerio de Salud para usar la tecnología para el COVID-19”.
Eliaz prevé que los dispositivos de prueba de aliento se coloquen en cruces fronterizos, aeropuertos y grandes instalaciones como los estadios deportivos. Cada control no invasivo tomaría unos diez segundos.
Sin embargo, primero se debe terminar la prueba hospitalaria para asegurar al menos un 85 por ciento de precisión y luego hacer un estudio más amplio para validar los resultados. “Ya firmamos contratos con algunas empresas para la distribución en Singapur, Sudáfrica, Turquía y más países. Sólo esperamos aprobaciones regulatorias, algo que con los dispositivos contra el COVID19 está sucediendo muy rápido“, finalizó Eliaz.
Pruebas con inteligencia artificial
La empresa Diagnostics presentó el software Pcr.ai que usa inteligencia artificial (IA) para analizar pruebas de PCR.
Esta solución elimina el error humano, asegura la estandarización y permite duplicar el número de muestras analizadas diarias sin la necesidad de contratar personal adicional.
“Integramos nuestras soluciones a las pruebas de PCR existentes y eliminamos la necesidad de que las personas analicen los datos. Esto es en realidad crítico porque en general los datos son revisados por dos científicos de laboratorio con mucha experiencia pero durante la pandemia muchas instalaciones cuentan con voluntarios menos experimentados y esto puede llevar a errores“, explicó Aron Cohen, cofundador y director general de la compañía.
Tras realizar pruebas en Europa, el robot pcr.ai ya analiza cientos de muestras diarias de COVID-19 en el hospital King’s College NHS de Londres, ciudad en la que Diagnostics.ai tiene su sede aunque su equipo de investigación y desarrollo trabaja desde Israel.
“Hemos cerrado un contrato comercial con el laboratorio CLIA de EEUU para gestionar sus pruebas de COVID-19 y recibimos pedidos de muchos recintos y distribuidores de diferentes lugares”, manifestó Cohen, que añadió que Israel es uno de los más interesados.
Pruebas rápidas de frecuencia de terahercios
Actualmente hay dos soluciones en desarrollo basadas en ondas de radiación de frecuencia ultra alta de terahercios (THz o rayos T) para detección temprana del coronavirus sin la necesidad de usar reactivos de las pruebas de RT-PCR.
La Dirección de Investigación y Desarrollo de Defensa del Ministerio de Defensa de Israel (Mafat) trabaja con una empresa privada en un dispositivo de rayos T destinado a aeropuertos que en 60 segundos podría revelar si una persona es portadora del coronavirus.
Por otra parte, el profesor Gabby Sarusi, investigador de electroóptica de la Universidad Ben-Gurion del Néguev (BGU), presentó una prueba económica para los puntos de atención que identifica el virus del COVID-19 en 60 segundos gracias al uso de espectroscopia THz.
“Este virus resuena en la frecuencia THz y es allí donde ese tipo de espectroscopia lo descubre de forma rápida”, explicó Sarusi.
Las partículas de una simple prueba de aliento o los hisopos de la garganta y nariz se colocan en un chip con una densa matriz de sensores de metamateriales que analizan la muestra.
Los resultados son almacenados en una base de datos compartible para ayudar a rastrear el curso del virus así como para clasificar y tratar a los pacientes.
Ya que esta prueba es electroóptica, no es sensible a factores ambientales que puedan afectar a los resultados de los métodos de prueba bioquímicos actuales.
Los ensayos clínicos llevados a cabo en conjunto con el Ministerio de Defensa en más de 120 israelíes tuvieron una tasa de éxito superior al 90 por ciento.
En un principio se esperaba que el dispositivo recibiera rápidamente la aprobación regulatoria y saliera al mercado en el otoño. Sin embargo, es probable que la inversión y el desarrollo se vuelvan más lentos debido a una batalla legal referida a la propiedad intelectual del invento y que tiene como contendientes a la empresa de transferencia de tecnología de BGU y The Ram Group.
Óptica y partículas magnéticas
El laboratorio de ingeniería de Amos Danielli en la Universidad Bar-Ilan desarrolló una tecnología que usa una combinación de partículas ópticas y magnéticas para analizar 100 muestras de saliva en cerca de un cuarto de hora.
Ya se demostró que esa tecnología reduce el tiempo de diagnóstico del virus del Zika. Hoy se utiliza en el laboratorio central de virología del Ministerio de Salud en el Centro Médico Sheba.
Este método une el ARN del virus a una molécula fluorescente que emite luz cuando es iluminada por un rayo láser. En concentraciones muy bajas de ARN, la señal emitida es tan ínfima que los dispositivos existentes no pueden detectarla.
“Si pensamos en la saliva de un paciente con COVID-19 alcanzado una habitación entera, este rayo láser puede compararse con el tamaño de un puño y, a bajas concentraciones de ARN del coronavirus, podría haber solo dos o tres moléculas fluorescentes dentro de ese puño“, reveló Danielli.
Añadir partículas magnéticas a la solución les permite adherirse a las moléculas fluorescentes. Esto logra una mayor concentración de moléculas fluorescentes y una medición mucho más precisa.
“Operamos los electroimanes de forma alternativa: una vez a la izquierda y otra a la derecha, moviendo las moléculas de lado a lado dentro y fuera del rayo láser. Mientras van atravesando el rayo láser, estas se iluminan y cuando salen del haz de luz, ya no son visibles”, remarcó el científico, que agregó que ese parpadeo les permite determinar con precisión si una persona ha estado expuesta al coronavirus.
MagBiosense, un emprendimiento de dispositivos médicos creado por Danielli para hacer que las pruebas de calidad de laboratorio estén disponibles en el punto de atención, desarrollará aún más este innovador método.
Microesferas magnéticas
Los imanes también son parte de una prueba de COVID-19 rápida y económica desarrollada por investigadores y estudiantes que trabajan con el profesor Nir Friedman en el Instituto de la Universidad Hebrea de Ciencias de la vida y la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación y la doctora Naomi Habib del Centro Safra de Ciencia del Cerebro de la facultad.
“El protocolo de extracción de ARN que desarrollamos es de cuatro a diez veces más veloz que el actual. Se basa en microesferas magnéticas y funciona tanto de forma robótica como manual. El protocolo robótico ya ha sido probado en el Centro Médico Hadassah y ahora está en pleno funcionamiento“, dijo Habib.
El Ministerio de Salud ya prueba el kit como una de las opciones para reemplazar los sets comerciales existentes y una empresa local está preparada para asumir la fabricación y el soporte.
En estos días, los científicos de la Universidad Hebrea desarrollan un método de “multiplexación” basado en la secuenciación de próxima generación que permitiría probar decenas de miles de muestras de forma simultánea.
A diferencia del método estándar de agrupación, con este sistema cada muestra tiene un código de barras molecular. Así, si un lote da positivo, las muestras positivas individuales pueden identificarse sin más pruebas.
“Mostramos su potencial en un subconjunto más pequeño. Hoy tenemos una versión beta que empezamos a probar en el Centro Médico Hadassah y en muestras clínicas“, afirmó la científica. Y finalizó: ““Si funciona, además de hacer decenas de miles de pruebas a la vez por un precio económico, se podría añadir información que no obtenemos de la prueba actual, como la cepa del virus. Podemos probar y monitorear varios virus a la vez “.
Laboratorio móvil
La empresa AID Genomics de Rejovot cuenta con un laboratorio portátil de PCR que ofrece una solución de prueba móvil del tamaño de una maleta. Según su descripción técnica, produce resultados en 45 minutos.
La configuración de la prueba de AID Genomics podría implementarse en los punto de atención, incluidos grandes sitios, y administrada por un médico o un paramédico de emergencia. El análisis es automático.
El director científico Itzjak Haviv dijo que el kit de la empresa requiere menos ARN que otros para determinar si una persona tiene COVID-19 y explicó que es 50 veces más sensible que los tests actuales.
AID Genomics se asoció en Israel con el Grupo BGI de China para desarrollar los kits y crear centros de análisis y soporte técnico en seis laboratorios del Ministerio de Salud. Finalmente, Haviv dijo que espera que el set sea aprobado para su comercialización en otoño.
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