Investigadores de la Universidad de Cornell han desarrollado un dispositivo bioeléctrico que puede detectar y clasificar nuevas cepas del coronavirus para identificar las más dañinas. Tiene la capacidad de hacer lo mismo con otros virus.
La herramienta de detección utiliza membranas celulares, o biomembranas, en un microchip para recrear el entorno celular y las etapas biológicas de la infección. Esto permite a los investigadores caracterizar rápidamente diferentes tipos de preocupaciones y analizar los mecanismos que impulsan la propagación de enfermedades, sin empantanarse en las complejidades de los sistemas vivos.
“En las noticias, vemos aparecer estas diferentes cepas preocupantes de vez en cuando, como Delta, Omicron, etc., y eso asusta a todos. Los primeros pensamientos son: ‘¿Mi vacuna es esta nueva cepa?’ ¿Qué tan preocupada debería estar?”, dijo Susan Daniel, profesora de ingeniería química y autora principal del artículo. Comunicaciones de la naturaleza. “Se necesita un tiempo para determinar si una variable es un motivo real de preocupación o si simplemente va a desaparecer”.
Aunque se han colocado muchos elementos biológicos en microchips, desde células hasta orgánulos y estructuras similares a orgánulos, la nueva plataforma se diferencia de esos dispositivos porque en realidad replica las señales y procesos biológicos que inician la infección en la membrana celular. Una célula. En efecto, engaña a un mutante para que se comporte como si estuviera en un sistema celular real de su huésped potencial.
“Puede haber una correlación entre qué tan bien una variante puede transmitir su genoma a través de una capa de biomembrana y cómo ese tipo se relaciona con su capacidad para infectar a los humanos”, dijo Daniel. “Si es capaz de liberar su genoma de manera muy eficiente, tal vez sea una indicación de que una cepa preocupante debería ser algo que deberíamos monitorear más de cerca o desarrollar una nueva vacuna que contenga. La preocupación es que necesitamos clasificar estos tipos rápidamente para que que podemos tomar decisiones informadas, y podemos hacerlo con nuestras herramientas, y está “libre de etiquetas” significa que no es necesario etiquetar el virus para monitorear su progreso.
Debido a que los investigadores pueden recrear fielmente las condiciones biológicas y las señales que desencadenan el virus, también pueden cambiar esas señales y ver cómo responde el virus.
“Esta es una herramienta única en términos de comprensión de la ciencia básica de cómo ocurre la infección y qué señales pueden ayudarla o dificultarla”, dijo Daniel. “Porque se pueden duplicar muchos aspectos de la secuencia de reacción e identificar qué factores promueven u obstaculizan la infección”.
La plataforma se puede desarrollar para otros virus, como la influenza y el sarampión, siempre que los investigadores sepan qué tipos de células son propensas a la infección, así como qué idiosincrasias biológicas permiten que prospere una infección en particular. Por ejemplo, la gripe requiere una caída del pH para activar su hemaglutinina, y el coronavirus tiene una enzima que activa su proteína de pico.
“Cada virus tiene su propia forma de funcionar. Y es necesario saber cuáles son para replicar ese proceso de infección en un chip”, dijo Daniel. “Pero una vez que los conoces, puedes adaptar la plataforma para adaptarla a cualquiera de esas condiciones específicas”.
Los coautores incluyen a la estudiante de doctorado Ambika Pachori. y Konstantinos Kallitsis y Zixuan Lu de la Universidad de Cambridge.
La investigación fue apoyada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), la Oficina de Investigación del Ejército, la Beca Cornell Smith para Innovación Postdoctoral, el Programa Schmidt Futures y la Fundación Nacional de Ciencias.
