A medida que el virus que causa la enfermedad COVID-19 se propaga por todo el mundo, el OIEA, en asociación con la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), ofrece su apoyo y experiencia para ayudar a los países a utilizar la polimerasa de transcripción inversa en tiempo real reacción en cadena (RT-PCR en tiempo real), uno de los métodos de laboratorio más precisos para detectar, rastrear y estudiar el coronavirus.
Pero, ¿qué es la RT-PCR en tiempo real? ¿Como funciona? ¿Y qué tiene que ver con la tecnología nuclear? Aquí hay una descripción general práctica de la técnica, cómo funciona y algunos detalles de actualización sobre virus y genética.
¿Qué es la RT-PCR en tiempo real?
La RT-PCR en tiempo real es un método derivado de la energía nuclear para detectar la presencia de material genético específico de cualquier patógeno, incluido un virus. Originalmente, el método utilizaba marcadores de isótopos radiactivos para detectar materiales genéticos específicos, pero el refinamiento posterior ha llevado a la sustitución del marcado isotópico con marcadores especiales, con mayor frecuencia tintes fluorescentes. Con esta técnica, los científicos pueden ver los resultados casi de inmediato mientras el proceso aún está en curso; La RT-PCR convencional solo proporciona resultados al final.
Si bien la RT-PCR en tiempo real es ahora el método más utilizado para detectar coronavirus, muchos países aún necesitan ayuda para configurar y utilizar la técnica.
¿Qué es un virus? ¿Qué es el material genético?
Un virus es un paquete microscópico de material genético rodeado por una envoltura molecular. El material genético puede ser ADN o ARN.
El ADN es una molécula de dos cadenas que se encuentra en todos los organismos, como animales, plantas y virus, y contiene el código genético, o modelo, de cómo se fabrican y desarrollan estos organismos.
El ARN es generalmente una molécula de una cadena que copia, transcribe y transmite partes del código genético a las proteínas para que puedan sintetizar y llevar a cabo funciones que mantienen vivos y en desarrollo a los organismos. Existen diferentes variaciones de ARN que copian, transcriben y transmiten.
Algunos virus como el coronavirus (SARS-Cov2) solo contienen ARN, lo que significa que dependen de la infiltración de células sanas para multiplicarse y sobrevivir. Una vez dentro de la célula, el virus usa su propio código genético, el ARN en el caso del coronavirus, para controlar y ‘reprogramar’ las células para que se conviertan en fábricas de producción de virus.
Para que un virus como el coronavirus se detecte temprano en el cuerpo mediante RT-PCR en tiempo real, los científicos deben convertir el ARN en ADN. Este es un proceso llamado ‘transcripción inversa’. Lo hacen porque solo el ADN puede copiarse, o amplificarse, lo cual es una parte clave del proceso de RT-PCR en tiempo real para detectar virus.
Los científicos amplifican una parte específica del ADN viral transcrito cientos de miles de veces. La amplificación es importante para que, en lugar de tratar de detectar una cantidad minúscula del virus entre millones de hebras de información genética, los científicos tengan una cantidad suficientemente grande de las secciones objetivo de ADN viral para confirmar con precisión que el virus está presente.
¿Cómo funciona la RT-PCR en tiempo real con el coronavirus?
Se recoge una muestra de partes del cuerpo donde se acumula el coronavirus, como la nariz o la garganta de una persona. La muestra se trata con varias soluciones químicas que eliminan sustancias, como proteínas y grasas, y extrae solo el ARN presente en la muestra. Este ARN extraído es una mezcla del material genético propio de una persona y, si está presente, el ARN del coronavirus.
El ARN se transcribe inversamente a ADN usando una enzima específica. Luego, los científicos agregan fragmentos cortos adicionales de ADN que son complementarios a partes específicas del ADN viral transcrito. Estos fragmentos se unen a secciones objetivo del ADN viral si el virus está presente en una muestra. Algunos de los fragmentos genéticos agregados son para construir cadenas de ADN durante la amplificación, mientras que otros son para construir el ADN y agregar etiquetas de marcador a las cadenas, que luego se utilizan para detectar el virus.
La mezcla se coloca luego en una máquina RT-PCR. La máquina realiza ciclos a través de temperaturas que calientan y enfrían la mezcla para desencadenar reacciones químicas específicas que crean copias nuevas e idénticas de las secciones objetivo de ADN viral. El ciclo se repite una y otra vez para continuar copiando las secciones objetivo de ADN viral. Cada ciclo duplica la cantidad anterior: dos copias se convierten en cuatro, cuatro copias se convierten en ocho, y así sucesivamente. Una configuración estándar de RT-PCR en tiempo real generalmente pasa por 35 ciclos, lo que significa que al final del proceso, se crean alrededor de 35 mil millones de nuevas copias de las secciones de ADN viral de cada cadena del virus presente en la muestra.
A medida que se crean nuevas copias de las secciones de ADN viral, las etiquetas del marcador se adhieren a las hebras de ADN y luego liberan un tinte fluorescente, que se mide en la computadora de la máquina y se presenta en tiempo real en la pantalla. La computadora rastrea la cantidad de fluorescencia en la muestra después de cada ciclo. Cuando la cantidad supera un cierto nivel de fluorescencia, esto confirma que el virus está presente. Los científicos también monitorean cuántos ciclos se necesitan para alcanzar este nivel para estimar la gravedad de la infección: cuanto menos ciclos, más grave es la infección viral.
¿Por qué usar RT-PCR en tiempo real?
La técnica de RT-PCR en tiempo real es altamente sensible y específica y puede ofrecer un diagnóstico confiable tan rápido como tres horas, aunque generalmente los laboratorios tardan en promedio entre 6 y 8 horas. En comparación con otros métodos de aislamiento de virus disponibles, la RT-PCR en tiempo real es significativamente más rápida y tiene un menor potencial de contaminación o errores, ya que todo el proceso puede realizarse dentro de un tubo cerrado. Sigue siendo el método más preciso disponible para la detección del coronavirus.
Para detectar infecciones pasadas, lo cual es importante para comprender el desarrollo y la propagación del virus, no se puede utilizar RT-PCR en tiempo real, ya que los virus solo están presentes en el cuerpo durante un período de tiempo específico. Se necesitan otros métodos para detectar, rastrear y estudiar infecciones pasadas, particularmente aquellas que pueden haberse desarrollado y propagado sin síntomas.
El OIEA, en asociación con la FAO, ha capacitado y equipado a expertos de todo el mundo para utilizar el método RT-PCR en tiempo real durante más de 20 años, particularmente a través de su red VETLAB de laboratorios de diagnóstico veterinario. Recientemente, esta técnica también se ha empleado para diagnosticar otras enfermedades como el Ébola, Zika, MERS-Cov, SARS-Cov1 y otras enfermedades zoonóticas y animales importantes. Las enfermedades zoonóticas son enfermedades animales que también pueden infectar a los humanos.
