Ciencia

¿Cómo se detecta el coronavirus en las pruebas?

Las pruebas de coronavirus van a ir en aumento esta semana. ¿Cómo funciona esta prueba? Y lo que es más importante, ¿qué limitaciones tiene?

En el estado de alerta actual, una medida útil para controlar la epidemia es la realización de pruebas para detectar el coronavirus SARS-CoV-2. Por ese motivo, esta semana el Gobierno de España ha anunciado la llegada de material para realizar pruebas de detección de manera masiva. ¿Cómo funciona esta prueba? Y lo que es más importante, ¿cuáles son sus limitaciones?

Aprovechando nuestra bioquímica

La prueba recomendada por la OMS para la detección del coronavirus recibe el largo nombre de “reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa”, más conocida con sus siglas en ingles RT-PCR. Esta técnica no es nueva, sino que se lleva usando de manera rutinaria en laboratorios científicos y hospitales desde su descubrimiento en los años 80. Es una prueba realmente útil para los biólogos ya que permite detectar la presencia de un fragmento de ADN concreto, aprovechando las propias reacciones bioquímicas que se producen en el interior de nuestras células.

Para hacer el procedimiento, se extrae una muestra de saliva y mucosa del paciente al que queremos realizar la prueba. Nuestro objetivo será determinar si en esos pocos mililitros de muestra hay presencia del virus. Para reducir la posibilidad de contagio a través de la muestra, esta se somete a temperaturas extremas y soluciones químicas que rompen el posible virus en las proteínas y ácidos nucleicos que lo componen. Ese virus desactivado ya no es contagioso, sin embargo, estas pruebas se realizan de manera preferente en laboratorios con mecanismos de seguridad biológica que evitan que el investigador entre en ningún momento en contacto directo con la muestra y con algún posible virus superviviente.

La prueba de la RT-PCR es capaz de detectar una secuencia de ADN en la muestra, pero el problema es que el coronavirus SARS-CoV-2 no tiene ADN en su interior, sino ARN, otro tipo de ácido nucleico. Por ese motivo es necesario un paso previo que solo podemos hacer gracias a, paradójicamente, nuestro conocimientos sobre los virus. Algunos virus tienen una enzima llamada polimerasa transcriptasa inversa, capaz de pasar el ARN a ADN. Actualmente somos capaces de sintetizar esta enzima y usarla en la muestra para pasar el ARN del posible coronavirus a una secuencia de ADN que podamos utilizar. Este paso es el que le da ese RT al nombre de RT-PCR.

El siguiente paso es la búsqueda del coronavirus con el proceso de PCR. Para hacerlo aprovechamos la acción de la polimerasa, una enzima presente en todos los seres vivos y que tiene la capacidad de hacer una copia de ADN. En las células de los seres vivos, esta duplicación es la que permite que las células puedan dividirse y tener una copia de ADN idéntica en cada célula hija.

Pero para que la polimerasa funcione, es necesario que se cumpla un requisito: debe haber cerca dos pequeñas secuencias de ARN llamadas cebadores. Un cebador indica a la polimerasa en que parte del ADN debe empezar la duplicación, mientras que el otro cebador indica el final del proceso.

En una célula normal, existen otras proteínas que generan cebadores para duplicar todo el ADN, pero en un tubo de ensayo la cosa cambia, y nosotros tenemos la libertad de introducir los cebadores que queramos, controlando que fragmento de ADN vamos a copiar de manera exclusiva. En los laboratorios de hospitales existen cebadores específicos que señalan fragmentos de ADN exclusivos de virus y patógenos. De este modo, la reacción de la polimerasa solo duplicará el ADN de esas secuencias si los cebadores las encuentran. Si la secuencia, y por tanto el patógeno, no existe; la polimerasa no hará nada, y el ADN permanecerá sin duplicar.

Esta duplicación del ADN no se produce una sola vez, sino varias veces. Cada vez que la polimerasa hace una copia con los cebadores, se duplica la cantidad de ADN dentro de la muestra. De este modo, una pequeña cadena de ADN de un virus puede multiplicarse hasta tener cientos y miles de copias. Para hacerlo se usa un termociclador, una pequeña maquina de laboratorio que somete a la muestra a diferentes temperaturas durante diferentes tiempos, de una manera muy similar a un robot de cocina. La polimerasa solo funciona a una temperatura ideal, por lo que cambiando la temperatura el termociclador puede activar y desactivar la polimerasa varias veces dejando el tiempo suficiente para hacer cada vez más copias.

Como último paso, la muestra se tiñe con un tinte fluorescente que tiñe el ADN y nos permite saber cuánto hay. Si la muestra tiene mucho más ADN que al comienzo es porque la polimerasa ha podido multiplicar el ADN del virus, y decimos que el test ha salido positivo. Si la cantidad de ADN no ha cambiado durante la prueba, es que la polimerasa no ha podido reconocer la secuencia vírica y el test es negativo.

La prueba no es excesivamente complicada de realizar por alguien con experiencia previa. Existen muchos modelos de termociclador en el mercado, pero la mayoría son capaces de procesar hasta cincuenta muestras al mismo tiempo, necesitando solo unas horas de espera hasta obtener resultados. Los reactivos como la polimerasa o el tinte fluorescente ya se producen de manera masiva para laboratorios de todo el mundo, ya que no dependen de lo que estemos detectando.

El mayor problema de la prueba para el coronavirus y que supuso un retraso en tenerla a punto fueron los cebadores, las secuencias que marcan el coronavirus. Como el resto de virus, el SARS-CoV-2 tiene una tasa de muta, por lo que su ARN cambia en el tiempo. Si usamos un cebador de una de estas regiones variables, tenemos el peligro de que la prueba de RT-PCR tenga falsos negativos por no reconocer adecuadamente el virus.

En este sentido, las investigaciones de los últimos meses sobre los puntos débiles del virus han ayudado en generar mejores pruebas de detección. Ahora sabemos que la proteína S, una proteína necesaria para la invasión del virus, es estable en el tiempo. Esto la hace un punto débil ideal para generar una vacuna y al mismo tiempo, es perfecta para que la prueba de RT-PCR use como cebadores la secuencia de ARN relacionada.

El gobierno ha conseguido más termocicladores y más reactivos para empezar a hacer pruebas de manera más masiva, pero debemos ser conscientes de las limitaciones de la misma. Todo depende de cuando extraigamos la muestra del paciente. Si la infección es demasiado temprana, es posible que aún no haya presencia del virus en la mucosa del paciente y la prueba saldrá negativa. Tampoco se verá nada en personas que ya han superado la enfermedad, precisamente por haber expulsado el virus de su cuerpo.

En este sentido, la prueba solo funciona en personas con carga vírica elevada y que estén pasando en ese momento por el proceso de infección. Algo ideal para hospitales pero poco útil para saber quien ya ha pasado por la enfermedad.

Buscando las consecuencias en vez de la causa

De manera paralela a la RT-PCR, la comunidad científica ha desarrollado otras pruebas que puedan ser útiles en la detección del coronavirus. La que promete mejores resultados a corto plazo es la prueba serológica, realizada con muestras de sangre del paciente. La principal diferencia con la RT-PCR es que en esta prueba no buscamos el virus, sino los anticuerpos que hemos desarrollado contra el mismo.

Una vez estamos infectados, nuestro sistema inmune genera anticuerpos que se unen de manera específica al virus para marcarlo y destruirlo. Estos anticuerpos permanecen en nuestra sangre incluso tras superar la infección, siendo responsables de que no nos infectemos de nuevo. En las pruebas serológicas, se extraen los anticuerpos de la muestra de sangre y se exponen a proteínas del virus, comprobando si algún anticuerpo se une al virus. Esta unión implica que el anticuerpo ha sido generado para reconocer el propio coronavirus, por lo se concluye que el paciente ya ha luchado o está luchando contra la enfermedad.

Esta prueba es más rápida y no requiere de tantos pasos intermedios, por lo que es posible hacerla en veinte minutos. La semana pasada un equipo del Instituto Tecnológico de Massachusets mostró un prototipo de tiras que permiten hacer la prueba serológica de manera rápida y segura, lo que sería perfecto para ser llevado a cabo en situaciones de emergencia como la actual.

Sin embargo, al compararlo con la RT-PCR tiene sus propias limitaciones. Nuestros anticuerpos pueden llegar a ser muy variados y es posible que reconozcan al coronavirus por casualidad. Es precisamente esta variedad la que ayuda al sistema inmune a actuar de manera temprana contra amenazas desconocidas. En la prueba serológica esto es un problema ya que el reconocimiento azaroso hace que un pequeño número de pruebas puedan dar falsos positivos.

La otra limitación de esta prueba es que requiere que tengamos una respuesta inmune suficientemente fuerte contra el virus, y esto no sucede hasta una semana después de ser infectados. Por ese motivo, los test serológicos no son útiles para detectar si alguien tiene el coronavirus en ese mismo momento, sino que sirven para saber si alguien ya lo ha tenido y poder rastrear posibles amenazas en personas de riesgo.

Se pueden realizar mejores estrategias en la gestión de la pandemia si sabemos quien ha pasado ya por la enfermedad, incluso de manera asintomática, y por lo tanto si es inmune a la misma. Ambos test tienen sus puntos fuertes y débiles, lo importante es conocer sus limitaciones y saber a quién aplicarlos.

QUE NO TE LA CUELEN:

  • La prueba de RT-PCR solo da positivo en una ventana de tiempo determinada. Si alguien cree que acaba de infectarse o ya ha pasado la enfermedad, dará negativo.
  • Gracias a esta prueba se ha podido ver que el virus también está presente en heces y mucosa, motivo por el cual los infectados o sospechosos de estarlo deben llevar mascara y controlar especialmente su higiene.

REFERENCIAS: