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La prueba dispersa podía ayudar a parar la extensión de COVID-19

El mundo ahora está en las mordazas de un pandémico histórico. El número de víctimas mortales del coronavirus nuevo ha toma de altura más de 117.000 en los Estados Unidos y 448.000 a en todo el mundo. Los casos totales de la enfermedad, llamados COVID-19, han planeado más allá de 2 millones en los E.E.U.U. y de 8,3 millones global. Los discusiones ahora están rabiando sobre si los estados de los E.E.U.U. han comenzado a moverse demasiado rápidamente para abrir de nuevo restaurantes, almacenes, barberías, y la miríada otros motores de la vida y del comercio después de semanas del lockdown.

Pero hay una área del acuerdo disperso, dice a Roberto Tjian, investigador del Howard Hughes Medical Institute en la Universidad de California, Berkeley: el camino seguro fuera del pandémico requiere cantidades enormes de prueba. En la aplicación del 1 de mayo de 2020 el ARN del gorrón, Tjian, el co-autor Meagan Esbin del estudio, y sus colegas revisaron avances recientes en técnicas de prueba COVID-19 y destacaron las barreras que hacían frente a la prueba dispersa. Para trazar la extensión el patógeno y parar la cadena de la transmisión, es crucial probar para SARS-CoV-2 el virus sí mismo y para las pruebas que han infectado a la gente previamente, Tjian explica.

Los países que han sofocado hasta ahora con éxito sus brotes, tales como Nueva Zelanda, Taiwán, Corea del Sur, e Islandia, han hecho el mejor trabajo de determinar casos. En cambio, “los Estados Unidos han hecho muy mal,” dice a Lorenzo Gostin, profesor de medicina y experto de la salud pública en la universidad de Georgetown.

Ese fall no está a falta de esfuerzo en la comunidad científica. Decenas de investigadores alrededor del país han caído lo que hacían para abordar el reto en los E.E.U.U., Tjian dice. De hecho, él agrega, en la compilación de los muchos estudios descritos en el papel de su grupo, él “fue sorprendido en cómo tan muchos laboratorios han convertido rápidamente al trabajo en COVID-19.”

Estos laboratorios han ideado las nuevas aproximaciones innovadoras para probar, así como para vencer los atascamientos que obstaculizaron esfuerzos de la prueba temprano en el pandémico. Algunos laboratorios, como en Berkeley, han fijado sus propias operaciones de prueba rápidas para servir las comunidades locales, publicando rápidamente sus métodos “de modo que todo el mundo no tenga que reinventar la rueda,” dicen Tjian. Éstos y muchos otros esfuerzos están ayudando a contestar a algunas de las preguntas básicas sobre luchar el pandémico.

¿Por qué es la prueba tan importante?

SARS-CoV-2 es un virus especialmente pernicioso. Es altamente contagioso y relativamente mortífero, con una tasa de mortalidad que sea todavía incierta pero más arriba que el de la gripe - 10 veces o más altos, un ciertos datos sugieren. Pero la característica más astuta del virus es que puede ser extendida por la gente que ni siquiera sabe que están infectados. En cambio, las víctimas del virus original del SARS en 2003 no eran contagiosas hasta que los síntomas severos golpeados, haciéndolo fácil aislar a esa gente y cortar la cadena de la transmisión.

En los Estados Unidos, el número de casos confirmados del coronavirus ha superado dos millones. Densidad del caso mostrada en rojo. Tablero de instrumentos completo de la visión con la anotación del caso por el país. Haber: Universidad John Hopkins

Que la gente puede tener COVID-19 sin síntomas es uno de los aspectos más desafiadores de la prevención extendidos.”

Eric Topol, fundador y director del Scripps investiga al instituto de translación

Una persona unknowingly infectada puede infectar docenas de otras, como se muestra por acciones “superspreading” como una práctica del coro en el estado de Washington, con 32 casos confirmados, y a un hombre que visitó varios clubs nocturnos surcoreanos, infectando a más de 100 personas.

Además, la prueba puede observar SARS-CoV-2 solamente cuando una persona infectada está produciendo activamente los lotes del virus, dice Tjian. Por eso tres tipos de prueba son vitales, él dice. La gente con cualquier síntoma COVID-19 debe ser probada, para observar los nuevos casos cuanto antes. La gente que ha estado en contacto con una persona infectada también debe ser probada, incluso si ella no tiene ningún síntoma. Y finalmente, él dice, los proveedores de asistencia sanitaria deben probar a la gente para los anticuerpos al virus, para determinar a los que pudieron haber sido infectadas ya.

¿Cómo los científicos prueban para el nuevo coronavirus?

SARS-CoV-2 se reproduce consiguiendo en las células humanas, después secuestrando la maquinaria de las células para hacer muchas copias de su material genético, llamadas RNA. Los científicos han diseñado varios métodos de pruebas para observar este ARN viral distintivo. El método usado en casi toda la prueba hasta la fecha y considerado el “patrón oro” confía en una técnica para amplificar cantidades minúsculas de genes virales. Primero, un lampazo cerco las células infectadas del paso de una persona, recolectando brocas del ARN viral. Que el material genético está purificado típicamente y después copiado del ARN en la DNA complementaria. La DNA entonces es millones copiados de épocas usando un método estándar conocido como reacción en cadena de polimerasa (PCR). Finalmente, se agrega una antena fluorescente que emite un resplandor indicador cuando las copias de la DNA del ARN viral están presentes.

La polimerización en cadena no es la única aproximación viable. Los científicos en el MIT y otras universidades también repurposed el gen que corregían CRISPR llamado técnica para descubrir rápidamente SARS-CoV-2. CRISPR utiliza las enzimas dirigidas para cortar la DNA en los sitios exactos. Los aparejos de la aproximación de la prueba que capacidad de cazar para una broca específica de la clave genética, en este caso un ARN viral, usando una enzima que es fluorescente cuando encuentra el objetivo distintivo SARS-CoV-2. A principios de mayo, Food and Drug Administration dio la autorización de la emergencia a la prueba desarrollada por las personas del MIT, que es llevada por el investigador Feng Zhang de HHMI.

Otra técnica de prueba lee rápidamente cada ARN “carta” del genoma viral, usando un proceso llamado secuencia genética. Ésa es capacidad de destrucción superior al de las fuerzas enemigas para descubrir el virus, pero ha sido determinado útil en el trazado de la marcha implacable del virus en el mundo entero. Y algunos investigadores están experimentando con la DNA lista “nanoswitches” que puede mover de un tirón a partir de una forma a otra y genera un resplandor fluorescente cuando observan un pedazo de ARN viral.

Los científicos pueden también ver signos indicadores de la infección en la sangre. Una vez que han infectado a la gente, sus sistemas inmunes responden creando los anticuerpos diseñados para neutralizar el virus. Las pruebas del anticuerpo descubren que inmunorespuesta en muestras de sangre usando una proteína dirigida para atar a los anticuerpos SARS-CoV-2. Creando una prueba del anticuerpo que es sensible y exacto puede ser difícil, sin embargo.

La prueba del coronavirus en los E.E.U.U. ha luchado sin embargo para alcanzar los niveles necesarios, “la ciencia no es la parte complicada,” dice Tjian. “Como cualquier otra cosa en la investigación, hay más de una solución.” En lugar, el problema real ha estado acelerando el paso de la prueba.

¿Cuál es el historial de los E.E.U.U. en la prueba?

Incluso durante el virus actuó violentamente a través de Wuhan, China, en enero de 2020 y comenzó a matar a americanos en febrero (o quizás incluso anterior), el gobierno de los E.E.U.U. no podido para prepararse para el pandémico que se extendía. No había esencialmente “reacción” del gobierno federal, Tjian dice. “Usted no habría podido imaginarse a personas peores del liderazgo para ocuparse de este pandémico mundial.”

La administración del triunfo disminuyó utilizar una prueba Polimerización en cadena-basada desarrollada por la Organización Mundial de la Salud (WHO), por ejemplo, y una prueba produjo por los centros para el control y prevención de enfermedades de los E.E.U.U. (CDC) resultada para ser defectuosa. La falta de un esfuerzo nacional coordinado salió de los estados, de las compañías, y de los laboratorios de la universidad revolviendo para llenar el entrehierro.

Como laboratorios y estados en los E.E.U.U. se embaló para reforzar sus capacidades de la prueba, se ejecutaron en atascamientos y barricadas. Por ejemplo, “solamente algunas casas de abastecimiento ofrecían los reactivos [necesarios para las reacciones de la polimerización en cadena] y los abastecimientos eran lamentablemente inadecuados,” dice Tjian. Incluso el equipo de base, como los lampazos usados para cerco muestras, era duro de encontrar. “Que era una cosa que nos cogió por sorpresa,” revoca Tjian. “Quién se habría imaginado que el pedazo régimen-más limitado de este rompecabezas entero era el lampazo?” Resultó que el productor mayor de los lampazos aprobados por la CDC era un fábrica en Italia septentrional, una región entre ésos más muy afectados por el virus.

Sin la suficiente prueba, había un “entrehierro trágico de los datos que minaba la reacción pandémica de los E.E.U.U.,” escribe al investigador Eric C. Schneider del servicio médico en un comentario en la aplicación del 15 de mayo New England Journal del remedio. En vez de poder probar a cada persona con síntomas y todo el ésos habían estado en contacto con, como lo hicieron los países como Corea del Sur, la escasez significada reservando las pruebas para los pacientes hospitalizados y para ayudar evitan que los trabajadores de la atención sanitaria transmitan COVID-19, él explican.

La falta de datos sobre números del caso lo ha hecho que desafiaba para modelar el camino del pandémico, escribe a Schneider, del fondo de la Commonwealth, un asiento privado dirigido perfeccionando el sistema sanitario. Como consecuencia, ha sido difícil anticipar donde están los más necesarios los servicios médicos de la emergencia, las camas de hospital, y los ventiladores.

A mediados de mayo, la capacidad de la prueba en los E.E.U.U. finalmente había subido de unos miles al día a cerca de 300.000 un día. No obstante, eso está lejos brevemente de cuál es necesario. El mapa itinerario de Harvard a los presupuestos pandémicos de la elasticidad, por ejemplo, que el país requerirá la prueba hasta una tasa de “20 millones al día remobilize completo la economía.” Para abrir de nuevo con seguridad, “necesitamos capacidades masivas de la prueba no existimos actualmente,” dice a Gostin de Georgetown, uno de los autores del parte.

¿Cómo pueden los científicos vencer atascamientos de la prueba?

Los científicos en todo el mundo han respondido a los retos planteados por el coronavirus nuevo. El grupo de Berkeley, por ejemplo, reforzó dramáticamente su capacidad de la prueba y redujo costos para acercar a $1 por prueba con mejorías tales como saltar un paso - purificación del ARN - y fabricación de sus propios reactivos. “No es ingeniería espacial, sino que nos tardó cinco semanas para entender a los detalles porque las compañías comerciales no le informan que cuál está en sus reactivos,” explica Tjian. El equipo de investigación ha puesto su prueba hogar-elaborada cerveza libremente a disposición cualquier laboratorio que quiera replegarla.

Mientras tanto, los grupos en Rutgers, Yale (investigador incluyendo Akiko Iwasaki de HHMI), y otros centros han eliminado la necesidad de lampazos del paso mostrando que las muestras de la saliva trabajan del mismo modo que. Eso abre la puerta para dirigirse la prueba más de par en par, puesto que punta en un tubo y enviándolo a un laboratorio es lejos más fácil que limpiando.

El progreso también se está haciendo en la prueba para los anticuerpos. La mayor parte de las docenas de supuesta serología prueban en el mercado no tenían inicialmente la sensibilidad y la especificidad para escoger solamente esos anticuerpos dirigidos en SARS-CoV-2. El reto es que las pruebas requieren usando copias de una proteína viral que ate a los anticuerpos. Una llave a resolver ese problema, resulta, está utilizando las células mamíferas para hacer la proteína viral con la forma exacta necesaria para dirigirse hacia adentro en apenas los anticuerpos SARS-CoV-2.

¿Cómo la ayuda de la prueba domesticará el pandémico?

La estrategia básica para vencer COVID-19 está determinando a gente infectada, encontrando y probando cualquier persona ella entró en contacto con, y los individuos infectados quarantining. Eso no es práctico para las ciudades grandes o los países enteros, dado los números staggering de pruebas necesarias, los retos logísticos, y las entregas espinosas de la aislamiento. Pero hay maneras listas de echar una red más ancha sin tan muchas pruebas individuales.

Uno está amontonando juntas muchas muestras en un centro común, para poder vigilar grupos de personas grandes con solamente una prueba. Entonces, si el virus aparece en el centro común, los responsables de Sanidad públicos pueden probar a los individuos en ese grupo para establecer claramente las infecciones.

Quizás aún más potente está vigilando las aguas residuales. El virus puede aparecer en las heces de una persona en el plazo de tres días de infección - lejos anterior que el inicio de los primeros síntomas. Los científicos podrían utilizar la prueba estándar de la polimerización en cadena en muestras de las aguas residuales para descubrir el virus. Y cerco muestras de situaciones específicas, tales como pozos de inspección, dispersas en una comunidad, sería posible estrechar hacia abajo la situación de cualquier infección a algunas cuadras o aún edificios individuales, como un complejo de apartamentos o un dormitorio de la universidad. “Usted puede determinar la carga viral y cómo está cambiando en un cierto plazo con una prueba al día,” dice Tjian. “Que sería asombroso.”

Tjian y muchos otros ahora están imaginando cómo estas aproximaciones se pudieron utilizar para abrir de nuevo con seguridad una universidad o un asunto. Los esfuerzos en grande de la prueba serían necesitandos mucho trabajo y no baratos, él dice, pero lejos más barato que poniendo el seguro abajo de una economía entera - y lejos más seguro que abriendo de nuevo sin la prueba adecuada, como algunos estados ahora están haciendo. Y a medida que los científicos continúan aumentar capacidades de prueba y crear pruebas más baratas y mejores, esta estrategia debe pronto estar dentro de alcance.

Source:
Journal reference:

Esbin, M.N., et al. (2020) Overcoming the bottleneck to widespread testing: a rapid review of nucleic acid testing approaches for COVID-19 detection. RNA. doi.org/10.1261/rna.076232.120.