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Ms Tech | Getty

Biotecnología

Las dos estrategias genéticas para realizar test de COVID-19 a todos

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Ante la incapacidad de los gobiernos, empresas privadas trabajan distintos enfoques de pruebas basados en la genética. El enfoque centralizado en grandes centros de secuenciación tiene problemas de logística, mientras que las pruebas domésticas podrían ser menos fiables y complicadas de realizar para la gente

  • por Antonio Regalado | traducido por Ana Milutinovic
  • 11 Mayo, 2020

"Esta es mi primera pandemia global, ¿la suya también?" preguntaba el empresario de biotecnología de alta energía Jonathan Rothberg cuando lo llamamos por teléfono. Lleva  desde mediados de marzo 'atrapado' por la cuarentena en su súper-yate, Gene Machine. El creador de la máquina de secuenciación rápida de ADN y, más recientemente, de una varita de ultrasonido barata y revolucionaria, Rothberg se encontraba navegando por el Caribe cuando empezó la pandemia.

"Estaba de vacaciones y de repente el mundo explotó", afirma. No tardó mucho tiempo en elaborar un plan. Pasaba al lado del pequeño laboratorio que tiene en su barco cuando decidió qué iba a hacer. Rothberg recuerda: "Pensé, ¿por qué no descubrimos cómo hacer todo lo de las pruebas para que puedan hacerse desde casa?". Desde entonces, dirige un equipo de aproximadamente 60 personas en una de sus compañías, HomoDeus, para intentar crear una prueba genética para detectar el virus que se pueda llevar a cabo en casa.

Actualmente, las pruebas genéticas, las más precisas, solo se realizan en laboratorios o con los instrumentos especiales de los hospitales. Pero Rothberg es uno de varios que intentan crear una prueba simple, infalible y suficientemente barata para que cualquiera pueda hacerla en casa.

Para él, es obvio que, si queremos sacar al mundo del confinamiento, los test deben ser algo tan común como los teléfonos móvilesEn su Twitter, donde publica imágenes desde su barco y las actualizaciones sobre su progreso, escribió: "Podemos y daremos a todos la capacidad de diagnosticarse a sí mismos ahora y en el futuro. En cualquier lugar. En cualquier momento".

¿Quién las fabricará?

Estados Unidos no implementó correctamente las pruebas de diagnóstico del coronavirus (COVID-19). Los test siguen siendo limitados, y por eso la posibilidad de que todos puedan someterse la prueba, continuamente, parece depender de iniciativas privada y de las ideas de emprendedores inteligentes y de los mejores centros universitarios del genoma.

Aproximadamente la mitad de la población mundial está ordenada a quedarse en casa para detener la propagación del coronavirus. El siguiente paso, terminar con el aislamiento social y reiniciar las economías, depende del control y del rastreo del virus. Y para eso, es muy posible que necesitemos realizar pruebas masivas, como por ejemplo en aparcamientos y dentro del coche o en casa, para que las personas sepan si están contagiadas de inmediato.

Las ideas para entrar en una nueva normalidad, como la publicada en Harvard Business Review, aseguran que primero será imprescindible que seamos capaces de reducir los contagios. Los factores clave serían evitar la saturación de los hospitales, contar con mascarillas para todos los trabajadores y "disponer de suficiente capacidad de pruebas" para identificar a cualquier persona contagiada.

Así que, ¿cómo de grande debería ser esa capacidad de realizar pruebas? Los laboratorios comerciales y departamentos de salud actualmente realizan los test a unas 140.000 personas al día en EE. UU., según el Proyecto de Seguimiento de COVID-19, y aún pueden ampliar su volumen. En España, se estima que las PCR diarias pueden superar las 40.000. Pero si queremos regresar al trabajo cuanto antes, tendremos que realizar muchos más. Aunque no existe un consenso sobre cuántos más, algunos pronósticos apuntan que en EE. UU se deberían hacer pruebas a millones de personas todos los días para detectar los nuevos contagios.

En EE. UU., el 11 de abril, el zar de las pruebas de la administración, el almirante Brett Giroir, aseguró que someter a todos a los test es "físicamente imposible" y que eso sería una mala estrategia. En España, una semana después, el ministro de Ciencia e Innovación, Pedro Duque, lanzó unas declaraciones similares.

Eso parece dejar la cuestión de la realización de las pruebas generalizadas, frecuentes y repetidas al sector privado. "Todos los empleadores y aseguradoras lo quieren", destaca la profesora de Harvard Business School y autora del plan de regreso al trabajo de HBR, Amitabh Chandra, pero "todos confían en que lo harán los demás".

Las pruebas masivas, a pesar de ser caras, en realidad podrían ser una de las formas más baratas de salir de la crisis. El profesor del MIT (EE. UU.) Erik Brynjolfsson explica que si los test cuestan 3 dólares (2,78 euros) cada uno, todos en Estados Unidos podrían ser sometidos a prueba 10 veces durante seis meses por 9.000 millones de dólares (8.325 millones de euros). "Eso es el 0,3 % del coste del reciente rescate financiero", tuiteó.

Pruebas masivas

Varios centros de investigación están trabajando para crear tecnologías que, según afirman, podrían hacerlo posible. El investigador del Broad Institute de MIT Feng Zhang explica: "Creo que hay dos formas de llevarlo a cabo. Una es recoger las muestras de muchas personas y procesarlas en un solo lugar [mediante las máquinas ultrarrápidas de secuenciación del genoma]. Otra forma es hacerse un test en casa, una prueba de ácido nucleico que las personas puedan realizar en sus hogares, algo económico y fácil".

La primera opción se basa en pruebas centralizadas masivas. Para reducir drásticamente su coste, el laboratorio de Zhang y otros están demostrando cómo buscar el coronavirus mediante las potentes máquinas de secuenciación de nueva generación, que generalmente se utilizan para decodificar los miles de millones de letras de ADN en un genoma humano o en el de animales.

Estas potentes máquinas a leen cientos de millones de partículas de ADN a la vez. A principios de abril, el laboratorio de Zhang describió un enfoque para añadir códigos de barras moleculares individuales a las muestras de pacientes, agruparlas y secuenciarlas todas a la vez. En teoría, un instrumento de secuenciación podría analizar 100.000 muestras a la vez, en aproximadamente un día, por siete dólares (6,5 euros) cada una.

El científico que desarrolló este método en el laboratorio de Zhang, Jonathan Schmid-Burgk, cree que esta tecnología "permitiría examinar a toda la población de Estados Unidos cada tres meses".

Un inconveniente de la opción centralizada es que la recogida y la agrupación de las muestras y la obtención de los resultados ralentizarían todo el proceso. Aun así, debido a su gran escala, podría ser útil para crear un mapa de focos de COVID-19 que pudiera alertar a las autoridades cuando haya que restablecer las medidas de alejamiento social. Schmid-Burgk, quien ahora está en Alemania hablando con sus socios germanos, afirma: "Hay que ver cómo ampliarlo, pero la secuenciación de la próxima generación ya está ahí. Lo que hace falta es un centro universitario y un socio logístico".

El fundador y CEO de la start-up de biotecnología Octant, Sri Kosuri, quien está en excedencia de la Universidad de California en Los Ángeles (EE. UU.), ha publicado sus planes para un sistema de pruebas masivas que denomina "SwabSeq", con el que se podría realizar 10.000 test con una inversión de 10.000 dólares (9.250 euros) en suministros. Pero al igual que Zhang, le preocupa que su idea no se ponga en práctica, ya que los equipos de biología molecular no están en condiciones de descubrir cómo obtener 100.000 o un millón de hisopos, ni de cómo enviarlos a una ubicación y mucho menos cómo abordar la entrada de datos y devolver los resultados a tantas personas.

Kosuri detalla: "Si hablamos con la gente que se dedica a la logística, piensan que la suya es la parte fácil, y tienen poca fe en que aparezca una tecnología capaz de escalar hasta su capacidad. Mientras que los tecnólogos creen que la tecnología es la parte fácil y la logística la difícil. Es un poco la historia del huevo y la gallina. Deberíamos apostar en ambas y esperar lograrlo, porque la alternativa es no conseguir nada".

Le pregunté a Kosuri si un centro tecnológico como el de Boston o San Francisco (ambos en EE. UU.) podría avanzar por sí solo con un plan de pruebas masivas, tal vez dirigido por una universidad y respaldado por los funcionarios locales. Me respondió que eso podría ocurrir. "Lo que hace falta es que un sitio lo consiga a escala, y luego lo seguirán todos", asegura.

Pruebas en casa

La otra forma de realizar pruebas masivas es la manera descentralizada, es decir, facilitar que cualquiera se haga el test en casa, cuando lo necesite. Una prueba genética doméstica permitiría a todos tomar sus propias decisiones. Zhang detalla: "Si es suficientemente barata, la gente podría hacerse dos pruebas al día, una por la mañana y otra por la noche. Luego decidirían si ir a trabajar al día siguiente. Hay que devolver la información a las personas, para poder usarla con el fin de no contagiar a otras personas".

Foto: Una demostración de pruebas genéticas mediante CRISPR. Los investigadores del Broad Institute esperan adaptar la tecnología para que sea una prueba que se podría realizar en casa para detectar COVID-19. Créditos: Laboratorio Zhang / Broad Institute

El test de anticuerpos es un tipo de prueba que se puede realizar en casa, con un pinchazo en el dedo. Busca señales en la sangre de que la persona ya ha estado contagiada. Estas señales tardan una semana en desarrollarse. En cambio, las pruebas genéticas buscan directamente el material genético del coronavirus. Son más precisas y pueden identificar a las personas contagiadas incluso antes de mostrar algún síntoma.

Pero, en la actualidad, no existe ningún tipo de prueba genética que se pueda hacer en casa. Esto se debe a que la mayoría de los métodos de prueba genómicas requieren varios pasos de laboratorio y una máquina de PCR para calentar y enfriar rápidamente una muestra (un paso para poder copiar o amplificar el material genético). Pero los investigadores, incluido Zhang, afirman estar cerca de demostrar una tecnología doméstica para detectar la COVID-19 mediante nuevos tipos de química que no requieran los ciclos de calentamiento y enfriamiento.

El laboratorio de Zhang famoso por su papel en el desarrollo de la herramienta de edición genética CRISPR, que crearon como un nuevo método de diagnóstico genético (si existe un gen del coronavirus, la molécula CRISPR lo corta y lanza un aviso molecular). Zhang destaca que empezó a trabajar en la prueba del coronavirus basada en CRISPR en enero cuando se enteró de la existencia del virus. El día de San Valentín ya ha subido un protocolo CRISPR para detectar el virus en un laboratorio.

Es una prueba bastante simple que tarda solo una hora, pero aún requiere el paso de mezclar y calentar la muestra una vez, a aproximadamente 65 °C, para romper el virus y liberar su ARN. Actualmente, el laboratorio intenta simplificar aún más el proceso para demostrar una posible prueba CRISPR para hacerla en casa. Zhan añade: "El objetivo es una reacción de un solo paso: se realiza, se abre el tubo y se coloca una tira de papel dentro. Llevamos un par de meses dedicándonos a eso en el laboratorio".

El problema de la saliva

Rothberg está en cuarentena a bordo del yate con sus hijos, una de ellos toma medicamentos inmunosupresores por una enfermedad genética, lo que la pone en alto riesgo si se contagia. Su padre explica: "No puede estar expuesta. Mi esposa dijo: 'Nadie sube ni baja del barco'".

Para crear una prueba de ADN doméstica, Rothberg redirigió los esfuerzos de HomoDeus, que entonces intentaba desarrollar terapias genéticas utilizando enzimas especiales llamadas recombinasas, un tipo de herramienta de edición genética. Los productos químicos también ofrecieron una vía para fabricar pruebas genéticas para usarlas en casa, pero afirma que, antes de la pandemia, no era su objetivo porque resultaba difícil ganar dinero con los test de diagnóstico.

El empresario recuerda: "Iba a Davos (Suiza) y cada año pensaba en hacerlo en una tira de papel, pero nunca lo hice. Todos hemos cometido grandes errores al no actuar, así que siento que tengo que hacer lo que es moralmente correcto y crear una prueba de uso doméstico".

En un complejo de compañías de investigación que Rothberg fundó en Connecticut (EE. UU.), solo quedan unos 10 trabajadores de laboratorio in situ, el resto está en remoto o trabajando en laboratorios de los sótanos.

Desde principios de abril, la nueva química desarrollada por HomoDeus ha empezado a ser probada en la Universidad de Yale (EE. UU.) en muestras de pacientes con COVID-19. La mayoría de los componentes químicos se han resuelto, pero para llevarla a cabo aún hacen falta algunos movimientos y mezcla de fluidos. "El proceso que tenemos podría ser realizado por un joven de 17 años, pero no por una persona de 70 años", admite.

Rothberg asegura que ya existen prototipos de un dispositivo doméstico que automatizaría esos pasos: parece una tarjeta de crédito gruesa con huecos para almacenar los líquidos. Otra versión emplea cápsulas llenas de productos químicos que se pueden colocar en un tubo. El empresario destaca que ha estado aprovechando su red para que la gente haga prototipos rápidamente para las placas de circuito y modelos impresos en 3D.

Afirma que todavía existe un "gran riesgo técnico" en el proyecto, pero no se trata de si la química funciona. Los problemas son de tipo práctico. En casa, es más fácil escupir en un tubo, pero no está claro si expulsara una cantidad suficiente virus para detectarlo. "Si alguien acaba de comerse un sándwich, podría estropear la prueba", explica Rothberg.

Foto: El inventor Jonathan Rothberg al lado de Bill Gates, uno de sus inversores. Créditos: Jonathan Rothberg

Y añade que se apoya en la Fundación Gates, que ha estado trabajando para demostrar que un hisopo suave pasado por la nariz puede servir como base para las pruebas que se podrían enviar por correo o hacerse desde casa.

Después de la lenta implementación de test en EE. UU., la Administración de Alimentos y Medicamentos del país empezó a ofrecer autorizaciones de "emergencia" para que las empresas pudieran introducir nuevos formatos de test mucho más rápido. Rothberg anticipa poca resistencia a la prueba genética doméstica del coronavirus . Afirma que la agencia le ha estado ayudando y añade: "Estoy bastante seguro de que nuestro problema no es regulatorio; es tecnológico".

Así que la pregunta es: ¿cuándo estará listo? Desafió a su equipo para que fabricara 10.000 kits de prototipo el próximo mes, junto con una aplicación telefónica que lo acompaña. Rothberg concluye: "Esto es como ganar la viruela. Va a ser un gran proyecto".

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