Opinión

Pruebas diagnósticas, genómica y Bioinformática contra el coronavirus

Actualmente, estamos envueltos en una crisis de carácter mundial con el virus SARS- COV2 que produce la enfermedad del COVID 19, más conocida como la enfermedad del coronavirus,

Actualmente, estamos envueltos en una crisis de carácter mundial con el virus SARS- COV2 que produce la enfermedad del COVID 19, más conocida como la enfermedad del coronavirus, que afecta principalmente al sistema y vías respiratorios. En estos momentos, conjuntamente, necesitamos el cumplimiento con urgencia de una serie de medidas sanitarias  y asistenciales que tiene como fin que el virus no alcance a la mayoría de la población mundial.  Por otro lado, a nivel clínico, para frenar su avance, también es necesario la aplicación de pruebas confirmatorias para el diagnóstico del virus y así lograr un mayor control epidemiológico. ¿Pero qué está pasando realmente con la capacidad de aplicación de las pruebas diagnósticas? En este sentido, podemos decir que las tecnologías tradicionales de diagnósticos individuales simplemente no estaban diseñadas para un procesamiento simultáneo a gran escala aplicado masivamente a decenas de miles de individuos, cubriendo en algunos casos poblaciones enteras.  A partir de ahí, surge un grave problema por resolver: el número de pruebas requeridas para detectar o descartar individuos portadores del virus a corto plazo supera ampliamente las capacidades de infraestructura y de coordinación de los laboratorios de diagnósticos al servicio de la salud pública y privada mundiales. Por consiguiente, para resolver el asunto de los diagnósticos rápidos a nivel global se están empleando básicamente unos dispositivos comunes llamados: –TR-PCR- (emplean la técnica de transcripción inversa), que funcionan a partir del material genético ARN del virus, su amplificación y detección a través de una marcación fluorescente. Asimismo, existen para estos dispositivos dos formas de usarlo para la detección del virus: Taqman y SYBR-Green. El Taqman tiene especificidad alta mientras que el SYBR-Green, media. Esta última forma resulta mucho más económica, pero la desventaja es que necesita de una validación experimental y eso requiere tiempo. Este dispositivo tiene capacidad y limitación, pero como unidad individual desborda las cantidades de pruebas requeridas en la crisis de actualidad. La clave está en la rapidez, el volumen, la calidad y el tiempo requeridos de la prueba. ¿Qué hacemos, entonces?

Como solución general, muchos países están creando sistemas de detección TR-PCR  de forma paralela, que conjuntamente funcionan con una automatización robótica en cadena de procesos simultáneos. Por ejemplo, si en un dispositivo de TR-PCR (equipo estándar para la prueba de diagnóstico del virus, con alta sensibilidad y especificidad) solamente se pueden procesar 96 muestras cada vez en un ciclo completo, ahora con el uso de baterías de TR-PCR robóticas (incluyendo los dispositivos accesorios requeridos), en tándem de cinco dispositivos en paralelo, pueden procesarse en teoría 480 muestras en menos de 4-5 horas (incluyendo trabajo manual molecular previo). Ahora bien, en ciclos continuos de 24 horas, e incluyendo tareas de manejo experimental, un conjunto de estos sistemas paralelizados puede procesar más de 2000 pruebas cada 24 horas. En configuraciones más complejas (recurso humano/máquina) hasta 20,000 pruebas diarias abarcando grandes poblaciones. Un aspecto importante es que el número de pruebas de un equipo TR-PCR no equivale al número de pruebas necesarias en el paciente, especialmente cuando existen resultados negativos que requieran una nueva confirmación (falsos positivos o negativos). Por otra parte, deben considerarse las repeticiones y validaciones. Así que estos números deben ser tomados de forma conservadora. Sin embargo, estas capacidades pueden variar en términos de configuraciones y asistencia robótica aplicada. En resumen, con mucha efectividad varios países han logrado crear una Red coordinada de sitios de testeo (mismos equipos, reactivos, kits y métodos), con procesos robóticos y laboratorios genéticos autorizados transfiriendo en tiempo real los resultados a una misma base de datos compartida y monitoreada con dispositivos y aplicaciones portátiles (SMS-Covid19). Por otra parte, existen equipos de secuenciación de nueva generación (llamados comúnmente NGS) basados en tecnología molecular que funcionan a través de principios de nanotecnología (celdas de flujo), cuantificación y bioingeniería (microfluídica de ciclos). Estos sistemas pueden servir para análisis de secuencias genéticas y segmentos genómicos de muestras biológicas provenientes de diferentes organismos, principalmente humanas (p.ej. genes y exomas completos, dirigidos o clínicos). Estas unidades son ideales para realizar la secuenciación genómica completa de una bacteria o virus. La secuenciación de nueva generación es más bien altamente relevante cuando se necesita secuenciar el genoma completo del virus y conocer aspectos como origen, caracterización, número de introducciones, transferencia, tipo de cepas (relacionada con grado de patogenicidad L/S), evolución y su variabilidad mutacional.  Adicionalmente, sería importante secuenciar el genoma de los infectados del virus y correlacionarlo con la gravedad o no de los síntomas para tomar en cuenta diferencias genéticas interindividuales y respuestas a fármacos. Finalmente, debemos combinar e  interescalar ambas tecnologías, tanto para la implementación y producción industrial de las pruebas diagnósticas como para la secuenciación genómica del virus, mismas de acción fundamental para enfrentar este grave problema de salud pública de impacto mundial.

Opinión

Pruebas diagnósticas, genómica y bioinformática contra el coronavirus

Estamos envueltos en una crisis de carácter mundial con el virus SARS-CoV-2, que produce la enfermedad del COVID-19 y afecta principalmente al sistema respiratorio.

Estamos envueltos en una crisis de carácter mundial con el virus SARS-CoV-2, que produce la enfermedad del COVID-19 y afecta principalmente al sistema respiratorio. En estos momentos, conjuntamente, necesitamos el cumplimiento con urgencia de una serie de medidas sanitarias y asistenciales que tiene como fin que el virus no alcance a la mayoría de la población mundial. Por otro lado, a nivel clínico, para frenar su avance también es necesario la aplicación de pruebas confirmatorias para el diagnóstico del virus y así lograr un mayor control epidemiológico.

Pero, ¿qué está pasando realmente con la capacidad de aplicación de las pruebas diagnósticas? En este sentido, podemos decir que las tecnologías tradicionales de diagnósticos individuales simplemente no estaban diseñadas para un procesamiento simultáneo a gran escala aplicado masivamente a decenas de miles de individuos, ni para cubrir en algunos casos poblaciones enteras.

A partir de ahí surge un grave problema a resolver. El número de pruebas requeridas para detectar o no individuos portadores del virus a corto plazo supera ampliamente las capacidades de infraestructura y de coordinación de los laboratorios de diagnósticos al servicio de la salud pública y privada a nivel mundial. Por consiguiente, para resolver el asunto de los diagnósticos rápidos, a nivel global se están empleando básicamente unos dispositivos comunes llamados -TR-PCR- (emplean la técnica de transcripción inversa), que funcionan a partir del material genético ARN del virus, su amplificación y detección a través de una marcación fluorescente.

Asimismo, existen para estos dispositivos dos formas de usarlo para la detección del virus: TaqMan y SYBR-Green. El primero tiene especificidad alta mientras que el segundo media. Esta última forma es mucho más económica, pero la desventaja es que necesita de una validación experimental y eso requiere tiempo. Este dispositivo tiene capacidad y limitación, pero como unidad individual desbordan las cantidades de pruebas requeridas en la crisis de actualidad. La clave está en la rapidez, volumen, calidad y tiempo requerido de la prueba.

¿Qué hacemos entonces? Para ello, como solución general muchos países están creando sistemas de detección TR-PCR de forma paralela, pero conjuntamente funcionan con una automatización robótica en cadena de procesos simultáneos. Es decir, por ejemplo, si en un dispositivo de TR-PCR (equipo estándar para la prueba de diagnóstico del virus, con alta sensibilidad y especificidad) solamente se pueden procesar 96 muestras cada vez en un ciclo completo, con el uso de baterías de TR-PCR robóticas (incluyendo los dispositivos accesorios requeridos) en tándem de cinco dispositivos en paralelo pueden procesarse en teoría 480 muestras en menos de 4 o 5 horas (incluyendo trabajo manual molecular previo).

Ahora bien, en ciclos continuos de 24 horas, incluyendo tareas de manejo experimental, un conjunto de estos sistemas paralelos puede procesar más de 2.000 pruebas cada 24 horas. En configuraciones más complejas (recurso humano/máquina)se llegan a realizar hasta 20.000 pruebas diarias con lo cual se abarcan grandes poblaciones. Un aspecto importante es que el número de pruebas de un equipo TR-PCR no equivale al número de pruebas necesarias en el paciente, especialmente cuando existen resultados negativos que requieran una nueva confirmación (falsos positivos o negativos). Por otra parte, deben considerarse las repeticiones y validaciones, así que estos números deben ser tomados de forma conservadora. Pero estas capacidades pueden variar en términos de configuraciones y asistencia robótica aplicada.

En resumen, con mucha efectividad varios países han logrado crear una red coordinada de sitios de testeo (mismos equipos, reactivos, kits y métodos), con procesos robóticos y laboratorios genéticos autorizados transfiriendo en tiempo real los resultados a una misma base de datos compartida y monitoreada con dispositivos y aplicaciones portátiles (SMS-Covid19). Por otra parte, existen equipos de secuenciación de nueva generación (llamados comúnmente NGS) que se basan en tecnología molecular que funcionan a través de principios de nanotecnología (celdas de flujo), cuantificación y bioingeniería (microfluídica de ciclos).

Estos sistemas pueden servir para análisis de secuencias genéticas y segmentos genómicos de muestras biológicas provenientes de diferentes organismos, principalmente humanas (por ejemplo: genes y exomas completos, dirigidos o clínicos). Estas unidades son ideales para realizar la secuenciación genómica completa de una bacteria o virus. La secuenciación de nueva generación es más bien altamente relevante cuando se necesita secuenciar el genoma completo del virus y conocer aspectos como: origen, caracterización, número de introducciones, transferencia, tipo de cepas (relacionada con grado de patogenicidad L/S), evolución y su variabilidad mutacional. Adicionalmente, sería importante secuenciar el genoma de los infectados del virus y correlacionarlo con la gravedad o no de los síntomas para tomar en cuenta diferencias genéticas interindividuales y respuestas a fármacos.

Finalmente, debemos combinar ambas tecnologías, tanto para la implementación y producción industrial de las pruebas diagnósticas como para la secuenciación genómica del virus, mismas de acción fundamental para enfrentar este grave problema de salud pública de impacto mundial.

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