Un innovador nanobiosensor para la serología rápida, cuantitativa y precisa de COVID-19, que consigue la alta fiabilidad de los análisis de laboratorios especializados con los tiempos cortos y la simplicidad de los auto-test rápidos, ha sido desarrollado por un equipo de investigación dirigido por Laura M. Lechuga, profesora de investigación del CSIC y jefa del Grupo de NanoBiosensores y Aplicaciones Bioanalíticas del ICN2, en la UAB.

Las pruebas serológicas desempeñan un papel importante en la vigilancia y gestión de epidemias o pandemias, así como en los estudios de inmunidad adquirida. Actualmente, la serología de COVID-19 se realiza mediante técnicas bien establecidas de inmuno-ensayo, que proporcionan altas sensibilidades, pero que requieren laboratorios especializados con personal capacitado y tiempos de procesamiento de 3 a 48 horas. Un método mucho más rápido y sencillo son las pruebas de flujo lateral, como los test de diagnóstico rápido que se venden en las farmacias. Sin embargo, estas últimas no son del todo fiables, ya que presentan una sensibilidad y especificidad moderadas.

Un equipo de investigación dirigido por la Prof. Laura M. Lechuga, profesora de investigación del CSIC y jefa del Grupo de NanoBiosensores y Aplicaciones Bioanalíticas del Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2), en el campus de la UAB, ha desarrollado y validado ampliamente un novedoso nanobiosensor serológico que permite identificar y cuantificar rápidamente (en menos de 15 minutos) los anticuerpos contra el SARS-COV-2 en el suero sanguíneo, sin necesidad de pretratamiento de la muestra ni de un largo procesamiento. Para lograrlo emplea un dispositivo óptico basado en una técnica plasmónica que el equipo de la profesora Lechuga lleva años consolidando y que ha implementado para el diagnóstico de diversas enfermedades y condiciones –como la detección de biomarcadores de cáncer, ingestión de gluten o alergia a los antibióticos.

Para demostrar la eficacia y fiabilidad de esta tecnología de biosensores se han realizado 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 COVID-19. En concreto, se utilizaron 120 muestras de suero, de las cuales 100 procedían de pacientes confirmados como positivos a COVID-19 y 20 negativos (estas recogidas antes del brote de la pandemia). Análisis comparativos con las técnicas estándar y los ensayos comerciales de flujo lateral mostraron que esta tecnología de biosensores plasmónicos supera 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 herramienta excepcional para pruebas serológicas rápidas y fiables. La serología veloz y cuantitativa es crucial para controlar la evolución de la pandemia de COVID-19, gestionar la hospitalización y el ingreso de los pacientes en las unidades de cuidado intensivo y evaluar el estado inmunológico de los individuos durante las campañas de vacunación y en presencia de variantes emergentes del virus.

Dado que el dispositivo de lectura es compacto y el procedimiento se puede automatizar, esta tecnología también tiene potencial para aplicaciones en puntos de atención y podría introducirse en consultas médicas y farmacias. Además, la misma técnica puede emplearse para la detección de diversas sustancias en fluidos corporales –como péptidos de gluten, biomarcadores de cáncer tempranos, fármacos anticoagulantes o anticuerpos de alergia a los antibióticos– y, por tanto, para el diagnóstico y seguimiento de muchas enfermedades.

El nivel de madurez de esta tecnología es ya muy alto y sus desarrolladores se han comprometido a lograr una rápida transferencia a la industria, con el fin de introducir este nuevo dispositivo biosensor tanto en el contexto clínico como en entornos descentralizados. Vean esta animación que ilustra cómo funcionaría un dispositivo de lectura portátil con cartuchos desechables.

Los resultados de este estudio, realizado en el marco del proyecto CoNVaT, financiado por la UE, se han publicado en Analytical Chemistry. La investigación ha sido desarrollada por el grupo de la profesora Lechuga en colaboración con los Departamentos de Cuidados Intensivos y Microbiología Clínica del Hospital Universitario Vall d'Hebron (Barcelona, España), el Departamento de Neumología del Hospital Clínic de Barcelona-IDIBAPS, y la Unidad de Virus Emergentes de la Universidad de Aix-Marsella (Francia). Las investigadoras senior Dra. María Soler y Dra. M. Carmen Estévez son las autoras de correspondencia del trabajo, mientras que la estudiante de doctorado Olalla Calvo-Lozano, que ha realizado la optimización y validación del sistema, es la primera autora.

Sobre el ICN2

El Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) se dedica al desarrollo de conocimiento, materiales y dispositivos en los amplios campos de la salud, la energía, el medio ambiente y las tecnologías informáticas y de las comunicaciones. Su experiencia radica en la nanoescala, donde nuevas propiedades e interacciones, así como formas de explotarlas en la vida cotidiana, se descubren constantemente. Entre sus objetivos se encuentra reunir a personal científico con competencias diversas en la búsqueda de una mejor ciencia, una mejor formación y un mayor impacto en la sociedad, a la vez que explora nuevas formas de interactuar con la industria local y global.

El instituto fue acreditado como Centro de Excelencia Severo Ochoa en 2014 y el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades renovó este galardón en 2018. Entre sus patrones se encuentran la Generalidad de Cataluña, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB), donde se ubica el instituto. El ICN2 es un centro CERCA y también uno de los miembros fundadores del Barcelona Institute of Science and Technology (BIST) y del Graphene Flagship europeo.

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

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