La emergencia pandémica causada por la COVID-19 ha puesto de manifiesto las limitaciones de las pruebas de diagnóstico actuales, así como la urgencia de desarrollar sensores más rápidos, precisos y sensibles. Investigadores de CIC biomaGUNE, Graphenea, BCMaterials y Universidad de A Coruña han conseguido un detector de patógenos ultrasensible con grafeno para la detección del SARS-CoV-2 (el virus causante de la COVID-19). Dicho detector está basado en la interacción entre una proteína del virus SARS-CoV-2 y una proteína común de las membranas de las células humanas de muchos órganos internos (ACE2).
Los virus se replican dentro de las células de otros organismos; entran en la célula para transmitir su información genética y reproducirse. La proteína ACE2 sirve como punto de entrada de diferentes virus en las células para infectarlas. El SARS-CoV-2 está cubierto de pequeñas proteínas en forma de picos (proteínas espiga), que se unen a las proteínas ACE2 de las células, iniciando un proceso que permite que el virus libere su material genético en una célula sana.
El sensor aprovecha esta interacción para detectar la presencia de la proteína espiga con una sensibilidad sin precedentes. Esta nueva tecnología permite detectar concentraciones de virus extremadamente bajas: “Hemos demostrado que acoplando esta proteína ACE2 con esta plataforma de detección se puede llegar a detectar concentraciones de proteínas espiga de varios attomolares (equivalente a detectar un virus por microlitro de muestra)”, explica el investigador de CIC biomaGUNE Alessandro Silvestri, uno de los autores de la investigación.
La tecnología conseguida ofrece la posibilidad de detectar otros patógenos, por lo que sienta las bases de una nueva clase de plataformas analíticas. Tiene potencial para detectar una amplia variedad de patógenos, incluso antes de su aislamiento, lo que demuestra que es una poderosa herramienta en la lucha contra futuras pandemias.
La proteína espiga, presente en diferentes virus, es la que define la infectividad de un virus. “Utilizando estas dos proteínas, la ACE2 y la proteína espiga, podemos estudiar si un virus es infectivo, antes de saber qué virus es. Se puede saber si un virus puede infectar a humanos en un tiempo mucho más breve que hasta ahora”, explica Silvestri, investigador del grupo Grupo Bionanotecnología del Carbono de CIC biomaGUNE. Esta es una de las grandes novedades del trabajo publicado en la revista científica de alto impacto Nanoscale.
No obstante, el investigador explica la necesidad de seguir investigando para estudiar la interacción de diferentes proteínas expresadas en células humanas con diferentes tipologías de virus, “porque cada virus tiene una proteína de la célula humana que media en su internalización”.
Este estudio ha servido para probar la validez de este tipo de dispositivos, y allana el camino para el desarrollo de diagnósticos más rápidos, precisos y sensibles de patógenos existentes y futuros.
Referencia bibliográfica
Ultrasensitive detection of SARS-CoV-2 spike protein by graphene field-effect transistors
Silvestri, A; Zayas-Arrabal, J; Vera-Hidalgo, M; Di Silvio, D; Wetzl, C; Martinez-Moro, M; Zurutuza, A; Torres, E; Centeno, A; Maestre, A; Gómez, JM; Arrastua, M; Elicegui, M; Ontoso, N; Prato, M; Coluzza, I; Criado, A.
Nanoscale, 2023, 15, 1076-1085