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Laboratorio en un hisopo
Imagínese que ha estallado una gripe pandémica en Asia. Un avión que transporta pasajeros expuestos viaja a través del Océano Pacífico hacia Los Ángeles. Uno de ellos comienza a toser, provocando que un miedo palpable se extienda por toda la cabina.
Actuando de manera rápida y eficiente, un asistente de vuelo saca un pequeño dispositivo del compartimiento superior, toma una muestra de garganta del pasajero enfermo e identifica el virus como la influenza. Al aterrizar, todos los viajeros son puestos en cuarentena y se frustra la propagación de la gripe.
Es un escenario que puede convertirse en realidad en un futuro no muy lejano, gracias a un grupo de investigadores que han estado trabajando en formas de derivar información genética del ADN humano de manera más eficiente.
Además, si se combina con una red inalámbrica, podría rastrear la propagación de las cepas de gripe en todo el mundo.
Todo comenzó con un dispositivo pequeño y una gran idea.
En 1992, un grupo multidisciplinario de la Universidad de Michigan comenzó a desarrollar un dispositivo de laboratorio en un chip, llamado Genotyper, como una forma de reducir los pasos necesarios para obtener información genética del ADN humano mediante métodos de microfabricación. (Consulte Notebook para conocer el concepto de laboratorio en un chip).
La información derivada del ADN se puede utilizar para probar todo, desde si un pollo es seguro para comer, hasta el origen de una mancha de sangre en la escena del crimen o si un niño tiene el virus de la influenza.
Después de varios años de creación de prototipos, los investigadores de Michigan comenzaron a discutir las posibles aplicaciones del dispositivo Genotyper, que tiene aproximadamente el tamaño de un control remoto de TV.
Las ventajas son que [el Genotyper] es muy portátil, dice Ronald G. Larson, presidente del departamento de ingeniería química de Michigan. Parecía ideal para hacer genómica in situ de virus, y la influenza era un candidato lógico.
Entonces comenzaron a construir un dispositivo que puede identificar rápidamente la composición genética del virus de la influenza.
Dado que la influenza es un virus de ARN, el ARN debe convertirse primero en ADN antes de que pueda amplificarse en el chip. En el proceso, llamado PCR (reacción en cadena de la polimerasa), se liberan enzimas que digieren o cortan el ADN en ciertos puntos.
La forma en que se corta o no se corta el gen depende del gen de la gripe que tenga, dice Larson. Luego, los fragmentos de ADN se pasan a través de un gel y se tiñen con etiquetas fluorescentes, lo que permite a los científicos distinguir una cepa de la gripe de otra o saber si ha surgido una nueva cepa.
Hasta ahora, el Genotyper se ha probado en genes humanos, ratones (una fuente común para buscar variaciones genéticas) y en el ADN de dos cepas de influenza.
Tiene una especie de microprocesador o pieza de hardware, dice el miembro original del grupo Mark A. Burns, profesor de ingeniería química y biomédica en la Universidad de Michigan. Luego, simplemente colocas un software diferente, pero en nuestro caso lo llamarías wetware, diferentes reactivos, para hacer pruebas de diferentes cosas.
Los investigadores de Michigan no han pasado por el proceso con una muestra de garganta porque necesitan resolver el problema de la purificación (ver Cuaderno). Hasta ahora, han tomado ADN prepurificado y lo han genotipado.
Aunque han pasado 36 años desde la última pandemia mundial de influenza en la población humana, la amenaza de un brote contemporáneo siempre está presente. Los recientes brotes de influenza aviar subrayan esa realidad. Además, debido a su mutabilidad genética, transmisión rápida y capacidad para pasar de animal a humano, la necesidad de rastrear nuevas variantes del virus de la gripe es crítica. Según William A. Petri Jr., profesor de medicina, microbiología y patología en la Universidad de Virginia, prácticamente todos los expertos en gripe están de acuerdo en que ocurrirá otra pandemia de gripe.
Como médico, Petri prevé que algún día se use un dispositivo similar a Genotyper para identificar rápidamente el tipo, subtipo o cepa del virus de la influenza en un paciente, y luego un médico que use la información para seleccionar el medicamento apropiado.
Petri señala que la mayoría de los pacientes hoy en día esperan de dos a tres días antes de visitar al médico. Si pudieran diagnosticarse a sí mismos en casa dentro del período crítico de 48 horas, podrían obtener un tratamiento más efectivo y disminuir las posibilidades de infectar a otros.
En 15 a 20 años, los investigadores esperan que un paciente pueda tomar un hisopo nasal o una muestra de garganta, colocarlo en el chip Genotyper y autodiagnosticarse su afección en casa. Luego, los datos podrían ingresarse en una red inalámbrica y las variantes de la gripe podrían mapearse vecindario por vecindario, ciudad por ciudad o más allá.
Burns prevé media docena de otros usos posibles para tal dispositivo integrado de detección genética (ver Cuaderno). Pero también reconoce que existe la posibilidad de que se abuse de la tecnología. Las aseguradoras de salud sin escrúpulos o los empleadores potenciales, por ejemplo, podrían interceptar información sobre la estructura genética de un individuo y discriminar a los asegurados o empleados.
Pero, ¿qué tan factible es un dispositivo de diagnóstico tan revolucionario?
Hacer que algo como esto funcione realmente a nivel comercial implica muchas cosas, no solo tecnológicamente, sino también sociológicamente y económicamente, dice Larson. Sin embargo, a pesar de estas advertencias, cree que podría producirse en masa y ser económico.
Lo que realmente estamos tratando de hacer es impulsar el campo hacia adelante y enfocarnos en lo que vemos como una gran necesidad de rastrear patógenos virales, dice Larson.