Desarrollan unas ‘tijeras moleculares’ para detectar y frenar los coronavirus humanos

Un equipo de investigación internacional en el que participa el Instituto de Parasitología y Biomedicina ‘López-Neyra’ del CSIC (IPBLN-CSIC) en Granada, ha diseñado unas ‘tijeras moleculares’ para detectar y frenar el avance de los siete coronavirus humanos conocidos. La tecnología desarrollada, aún en fase de laboratorio, posee una doble función. Por un lado, podría emplearse en pruebas diagnósticas portátiles para detectar nuevos virus de la misma familia. Por otro lado, inhiben la replicación del SARS-CoV-2, responsable de la COVID-19, en modelos experimentales, lo que abre la puerta a su posible aplicación futura en tratamientos antivirales.

Este método reconoce una marca genética común en los siete coronavirus humanos conocidos.

La novedad de la propuesta reside, por un lado, en que los expertos han identificado una región común en el genoma de todos los coronavirus humanos conocidos, como el SARS-CoV-2. A partir de esta diana, los científicos han empleado una herramienta molecular que funciona como un sistema de búsqueda y corte. “Es como tener una herramienta que encuentra una marca común en el genoma de todos los miembros de una misma familia de virus y la corta para que no puedan seguir reproduciéndose en el organismo. Y si en el futuro aparece un nuevo coronavirus, el sistema podría adaptarse con rapidez para detectarlo o intentar bloquear su multiplicación”, explica a la Fundación Descubre la investigadora del IPBLN-CSIC Elena Herrera Carrillo, autora principal del estudio.

Cuando un virus entra en el cuerpo humano, su objetivo es introducirse dentro de las células e infectarlas para fabricar copias de sí mismo, es decir, replicarse. Cuantas más copias produce, más se extiende la infección. A diferencia de otras herramientas de diagnóstico, esta propuesta no se limita a reconocer una proteína del virus, como ocurre en muchos test rápidos, sino que ubica directamente una secuencia de su material genético. Para ello, el equipo diseñó pequeñas moléculas guía que actúan como una especie de ‘GPS molecular’: localizan una zona concreta del ARN, es decir, las instrucciones genéticas que el virus usa para multiplicarse, y conducen hasta ella la herramienta de corte.

Indicadores utilizados en el estudio.

De este modo, los expertos identifican una zona común de los coronavirus que podría servir como punto de partida para diseñar tanto pruebas diagnósticas como futuras estrategias antivirales.  «La pandemia de COVID-19 puso de manifiesto la necesidad de desarrollar métodos de diagnóstico rápidos, sensibles y accesibles, y también de disponer de herramientas terapéuticas que puedan adaptarse a virus emergentes», añade la investigadora.

Una diana común

Tal y como explican en el artículo ‘Broad-spectrum CRISPR-Cas13d-mediated strategy for combating human coronaviruses’ publicado en la revista Molecular Therapy: Nucleic Acids, el equipo científico ha desarrollado una herramienta basada en CRISPR, una tecnología molecular que programa unas proteínas para que encuentren una secuencia genética concreta. En este caso, funciona como unas ‘tijeras moleculares’: una guía las lleva hasta una zona común del coronavirus y, si la reconocen, cortan el ARN viral y activan una señal para detectarlo.

Así, el primer paso del trabajo, en fase de laboratorio, consistió en localizar una región común del genoma de los coronavirus humanos. El equipo se centró en una secuencia de 26 nucleótidos -las ‘letras’ químicas que forman el material genético- situada en el gen nsp12. Éste está relacionado con la maquinaria biológica  que estos virus utilizan para copiar su ARN y multiplicarse. Si el genoma fuera un libro de instrucciones, esa secuencia sería una frase que se conserva muy parecida en todos los coronavirus humanos conocidos. “Esta zona resulta especialmente interesante porque cambia poco de un coronavirus a otro, lo que permite diseñar una herramienta dirigida a una señal compartida y no solo a un virus concreto”, explica Elena Herrera Carrillo.

Pruebas de laboratorio.

A partir de esa región, los investigadores diseñaron cuatro guías moleculares y comprobaron su eficacia frente a los coronavirus humanos. Entre ellos, SARS-CoV-2, responsable de la COVID-19; SARS-CoV, causante del brote del síndrome respiratorio agudo de 2002-2003; MERS-CoV, asociado al síndrome respiratorio de Oriente Medio; y otros coronavirus que suelen provocar infecciones respiratorias más leves.

Los ensayos in vitro demostraron que las guías reconocían esas secuencias virales, es decir, esas ‘letras’ del genoma, y redujeron la replicación de varios coronavirus en modelos de laboratorio. Esto es, en células cultivadas, donde se analiza cómo el virus copia su material genético. En el caso del SARS-CoV-2, el sistema redujo su capacidad de multiplicación en más de un 95% en los modelos empleados.

En animales

Además de estudiar su posible uso antiviral, el equipo adaptó la misma estrategia a SHERLOCK, una técnica de diagnóstico molecular basada en CRISPR, las ‘tijeras moleculares,’ que funciona como un detector programable: si encuentra la secuencia genética buscada, activa una señal visible. En este caso, cuando la muestra contenía coronavirus, el resultado aparecía en una tira similar a la de los test rápidos. Los ensayos mostraron una sensibilidad muy alta, con capacidad para detectar cantidades mínimas del virus causante de la COVID-19 -hasta una sola copia por microlitro- y sin dar señal frente a otros virus respiratorios como la gripe. Esto indica que la prueba distingue entre patógenos distintos y reduce el riesgo de falsos positivos a causa de una infección causada por otro virus.

Otra aportación del estudio es su posible utilidad ante futuros brotes. Muchos coronavirus circulan en animales y, en determinadas circunstancias, pueden saltar a las personas, como ocurrió con SARS-CoV, MERS-CoV y SARS-CoV-2. Por eso, el equipo no se limitó a estudiar los coronavirus humanos actuales, sino que también buscó esa misma ‘marca común’ en los presentes en animales. Los análisis revelaron que esta señal genética aparece conservada en varios de ellos. Esto significa que la herramienta desarrollada por el equipo del grupo Genome engineering and nanotechnology for precision medicine, ofrece un punto de partida para adaptarla con rapidez si surgiera un nuevo coronavirus con riesgo para la salud humana.

Además de estudiar la marca genética en los coronavirus humanos actuales, los expertos la han analizado en animales.

El grupo continuará esta línea de investigación para desarrollar nuevas técnicas de diagnóstico basadas en CRISPR frente a enfermedades infecciosas y explorar su potencial como estrategia antiviral. En paralelo, el equipo explora nuevas aproximaciones frente al VIH que causa una infección para la que aún no hay cura. “El VIH es un virus complejo, dado que integra su material genético en las células infectadas. Aunque se han descrito casos excepcionales de remisión prolongada tras procedimientos muy específicos, los tratamientos disponibles sólo permiten controlar la infección, pero no eliminarla por completo”, detalla Elena Herrera Carrillo.

Este estudio ha contado con financiación de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía a través del programa Emergia. También ha recibido financiación internacional del programa Aspasia-NWO y del China Scholarship Council.

Reportaje iDescubre: Unas ‘tijeras moleculares’ para anticiparse a nuevos coronavirus

Referencias

Yu, Z., Hussein, M., Bao, Y., Alcalá-Lalinde, A., Kroon, P. Z., Thuillier, E., Zhang, Z., Enjuanes, L., Zuñiga, S., Berkhout, B., & Herrera-Carrillo, E. (2026). Broad-spectrum CRISPR-Cas13d-mediated strategy for combating human coronaviruses. Molecular Therapy: Nucleic Acids, 37, 102888.

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