Nanopartículas para el diagnóstico

Científicos de la Universidad Nacional de la Plata y el CONICET desarrollaron un método de purificación con nanopartículas para la detección de virus, bacterias y material genético en muestras de diagnóstico. El proyecto comenzó con la pandemia, dio origen a una empresa biotecnológica y permitiría sustituir métodos importados.

Por Vanina Lombardi  
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Agencia TSS — Investigadores de varios institutos de la Facultad de Ciencias Exactas de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) y el CONICET desarrollaron un método de purificación de ácidos nucleicos (ADN y ARN) mediante el uso de nanopartículas, que puede ser utilizado en diagnósticos moleculares para detectar distintos tipos de virus como el SARS-Cov-2, el dengue, la hepatitis, el VIH e, incluso, enfermedades causadas por mutaciones genéticas. Este desarrollo también puede ser útil en laboratorios de Biología Molecular, donde las nanopartículas podrían ser utilizadas para purificar ADN o ARN con métodos más sencillos que los usados actualmente.

El proyecto nació en respuesta a las necesidades que impuso la pandemia, en 2020, y hoy se ha convertido en una empresa de base tecnológica que podría permitir la sustitución de importaciones y hasta llegar a mercados internacionales, con insumos para la industria química y farmacéutica. “Había una necesidad muy importante de insumos para diagnósticos, y el paso limitante era la purificación de las muestras para poder hacer las pruebas de PCR que detectarían la presencia o no del virus, una vez que llegaban los hisopados”, dice Sheila Ons, que es doctora en Neurociencia e investigadora del CONICET en el Centro Regional de Estudios Genómicos de la Universidad Nacional de La Plata (CREG-UNLP). Según Ons, entre el 80 y el 95% de los costos de las muestras farmacéuticas corresponden a purificación de biomoléculas.

Para los métodos de diagnóstico más sensibles, se requiere la purificación del material genético del virus (que en el caso del SARS-CoV2 es el ARN), en los que la preparación de la muestra para el proceso de diagnóstico por PCR suele ser un cuello de botella, ya que se usa un método manual basado en columnas de sílice, para el cual es necesario contar con kits importados y costosos, que pueden volverse escasos a nivel mundial, durante brotes de enfermedades.

Estos métodos utilizan la fuerza centrífuga, que siempre requiere aparatos especiales. El método desarrollado con nanopartículas, en cambio, utiliza la fuerza magnética, como la de un imán, lo que lo vuelve “realmente sencillo”, tal como lo califica Ons. Las nanopartículas son como unas bolitas de un tamaño extremadamente pequeño que responden a un campo magnético y pueden ser recubiertas con diversas sustancias. En este caso, las recubrieron con sílice, que es un material afín al ADN. Entonces, cuando las muestras de saliva, por ejemplo, llegan al laboratorio, son colocadas en una solución especial que hace que la céula se rompa y libere el material genético (ADN y ARN). Como las nanopartículas son afines al ARN, entonces quedan pegadas a él. De ese modo, es posible colocar un imán por fuera del tubo y sacar todo el líquido restante. Luego, a través de otro proceso que implica una serie de lavados, se separan las nanopartículas del material genético al cual se han unido –con otro imán y siempre por fuera del tubo– y así queda la muestra purificada.

Sheila Ons y Odín Vazquez Robaina, becario post doctoral del CREG e integrante del proyecto. Foto: Gentileza CREG (UNLP-CONICET).

La doctora en Física Claudia Rodríguez Torres, con quien todavía no se conocían, advirtió que las nanopartículas magnéticas con las que trabajaban en el laboratorio del Instituto de Física de la Plata (IFLP) podían tener una nueva función en la extracción de ARN y reemplazar con insumos importados que en ese momento eran muy difícil de conseguir, no solo en Argentina sino también a nivel global. Además, tendría una serie de ventajas importantes con respecto a otros métodos que aún se utilizan para la extracción de ARN: “No necesita equipamiento especializado, es más rápido y se puede automatizar con un método robotizado”, ejemplifica Ons.

Junto con su grupo de investigación, Rodríguez Torres podía sintetizar las partículas, pero necesitaban un grupo de Biología Molecular que pudiera incubarlas. Fue así como, a través del decano de la Facultad de ciencias exactas de la UNLP, se puso en contacto con otros grupos de investigación, entre ellos el que lidera Ons, y comenzaron a trabajar en este proyecto, que formó parte de la convocatoria “Ideas Proyecto 2021”, impulsado y financiado por la Comisión de Investigaciones Científicas (CIC), que depende del Ministerio de Producción, Ciencia e Innovación Tecnológica de la provincia de Buenos Aires.

Así, entre abril y diciembre de 2020, con un equipo de alrededor de 20 especialistas de cuatro dependencias del CONICET y la UNLP (el CREG, el IFLP, el Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (INIFTA) y el Instituto de Biotecnología y Biología Molecular) lograron obtener nanopartículas recubiertas de sílice y elaborar un protocolo para la extracción de ARN viral mediante hisopados oro y naso-faríngeos. La eficacia de esta técnica fue validada en laboratorios de la Red de Diagnóstico de la Provincia de Buenos Aires, entre los que se encuentran el Laboratorio de Salud Pública FCE-UNLP y los Laboratorios de Virología perteneciente a los Hospitales Rossi de La Plata y Evita de Lanús.

Las conclusiones obtenidas a partir de los ensayos determinaron que los niveles de eficiencia en el diagnóstico son comparables a otros métodos importados que se usan en la actualidad. “Veíamos que funcionaba igual de bien que otros métodos que en ese momento se estaban comprando e importando. La provincia (de Buenos Aires) estaba interesada en adquirir y usar nuestro desarrollo pero, como no teníamos empresa, no podíamos transferirlo”, recuerda Ons.

A la izquierda, un tubo con las perlas magnéticas alejadas de un iman. A la derecha, un tubo equivalente que está en contacto con una gradilla con imanes. Foto: Gentileza CREG (UNLP-CONICET).

De desarrollo a producto

Una vez que el desarrollo estuvo listo y probado, se iniciaron dos caminos paralelos. Uno de ellos fue continuar con esta línea de investigación. El otro, más complicado, lograr la transferencia de este insumo, que desde un principio despertó el interés de laboratorios públicos y privados. En este punto, el grupo original se redujo y quienes quedaron decidieron conformar una empresa de base tecnológica, Magnolia, con el objetivo de comercializar estás nanopartículas para purificación, en principio, de acido nucleicos.

Actualmente, la empresa ya se ha conformado como una sociedad anónima, ha sido registrada y está en proceso de licenciamiento por parte del CONICET. Está compuesta por cuatro socios: tres investigadoras y una empresa importadora de insumos médicos, que aporta conocimientos de tipo comercial y legal. Otros integrantes del proyecto son Víctor Romanowski (otro de los directores del proyecto original) y y Pedro Mendoza Zelis, asesor científico en Magnolia.

Para poder conformar esta empresa de base tecnológica, las socias recibieron el apoyo de dos incubadoras, una de ellas fue Minerva, de la UNLP, y la otra de CADIME, la Cámara de los Laboratorios de Diagnóstico, y participaron en el programa de formación Emprendé ConCiencia, de la Fundación INVAP. Además, para comprar el reactor que les permite fabricar en escala (cinco litros) obtuvieron un aporte no reembolsable (ARN) por parte del por entonces Ministerio de Producción (hoy Economía), al cual pudieron aplicar con la ayuda de Minerva.

“Hay que tener en cuenta que, como se trata de nanotecnología, el escalado se puede resolver en un lugar pequeño, porque implica pasar de elaborar 10 mililitros de la solución a cuatro o cinco litros, que ya es una escala importante”, explica Ons, y detalla que cuatro litros diarios habrían alcanzado para cubrir toda la demanda del mercado de diagnóstico de Covid durante el pico de la variante Omicron a fines del año pasado, cuando se hacían alrededor de 100.000 determinaciones por día.

En cuanto a la investigación, que es el otro camino paralelo que abordaron desde Magnolia, actualmente están buscando nuevas innovaciones con esta tecnología. Por ejemplo, están tratando de fabricar nanopartículas magnéticas que sirvan para purificar proteínas y anticuerpos, que tienen una gran cantidad de aplicaciones en la industria farmacéutica y en biotecnología.

“Ahora estamos desarrollando nanopartículas nuevas para purificación de otras biomoléculas pero algunas son más ambiciosas y nos va a llevar más tiempo”, adelanta Ons, aunque advierte que lo más complejo y desafiante de todo el proceso fue la transferencia de la tecnología. “Eso pasa en general en todos los proyectos: una puede tener buenas ideas y hacer bien los experimentos, pero no están aceitados los mecanismos para hacer dialogar al desarrollo con el sector productivo. Eso fue lo que nos llevó más aprendizaje y todavía no lo hemos logrado del todo, aunque estamos cerca”, concluye.


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