Detectando virus con CRISPR-Cas12

Hace ya un par de semanas, alguno me preguntó si iba a explicar lo de detectar el coronavirus con CRISPR. La verdad es que hay varias formas, no sólo una, pero una de ellas ha tenido mucha más repercusión que el resto.

¿Por qué la repercusión? Porque mientras el resto eran grupos pequeños que hacían investigación normal en sus laboratorios, en este caso se trataba de un artículo que había salido de Mammoth Biosciences, una empresa fundada por Janice Chen, Lucas Harrington y Jennifer Doudna. Los dos primeros fueron postdocs de la última, y Jennifer fue una de las co-autoras del primer artículo que describía que CRISPR se podía usar para edición genética… más o menos. Es una mujer que va por la vida ganando premios y esas cosas. Por eso, al salir de ellos (y por supuesto entrar por la vía rápida para la FDA), su artículo tuvo más peso. Ellos describen cómo utilizar Cas12 para detectar el ARN del coronavirus.

¿Cómo funciona Cas12?

En sí, Cas12 no está hecha para detectar ARN. En la naturaleza es una proteína que detecta ADN. Es una proteína asociada a CRISPR (Cas= CRISPR associated) que forma un complejo con un ARN CRISPR. Ese ARN tiene una parte fija (repetición, en negro en la imagen más abajo) y una parte variable (espaciador, en rojo) que actúa como base de datos de CRISPR. Aunque la proteína Cas12 es siempre igual, esa parte variable va cambiando, y al conjunto de las dos partes lo solemos llamar ARN guía. Cuando detecta un ADN que es complementario a la parte roja, se activa y corta cualquier ADN de cadena sencilla que, en principio, sería el que ha desplazado para poder unirse, pero también cualquier otro que pille por banda, porque no lo hace de forma específica, le vale cualquiera.

¿Cómo adaptamos Cas12 para un virus?

Lo primero que tenemos que hacer es solucionar un problema muy gordo, que es que virus hay pocos, y además en este caso (y otros muchos) es ARN. Estos chicos utilizan una técnica llamada RT-LAMP, que usa como plantilla el ARN del virus y hace muchas copias… pero de ADN, que recordemos que es lo que le hace falta como sustrato a Cas12.

Ahora os pongo la imagen para que lo visualicéis, es una adaptación de la que sale en el artículo:

Dibujo como puedo…

Entonces vamos por fases: primero hemos copiado el ARN a ADN, de una copia en azul claro hemos pasado a muchas copias en azul oscuro. A continuación, Cas12 puede detectarlo, si encuentra un fragmento que sea igual a su parte roja. Para eso la hemos programado antes… para que tenga una parte roja que sea complementaria a la secuencia del virus. Al unirse, se activa el “sitio activo” que corta lo que caiga de cadena sencilla (violeta).

Si añadimos un fragmento pequeño de ADN que en los extremos tenga un fluoróforo y un inhibidor de ese fluoróforo (naranja y negro), cuando ese fragmento se corta, el inhibidor se separa y podemos ver fluorescencia.

Así pues, si hay fluorescencia es que se ha cortado, si se ha cortado es que antes se activó, y si se activó es que había secuencia del virus a la que unirse, por lo que fluorescencia = positivo.

Además, todo esto se puede meter casi casi en un sólo tubo, y se puede hacer en cualquier sitio, porque no requiere máquinas especiales, sólo un bloque que mantenga los tubos a una temperatura concreta (y eso cabe en un bolsillo). A partir de ahí, la fluorescencia se puede medir con una máquina concreta o simplemente con tiras reactivas, como las que hay dentro de cualquier kit… como un test de embarazo.

¿Y eso es todo?

Parece algo sencillo y es que lo es, pero también os tengo que decir que no es taaan nuevo como pueda parecer, porque esto ya se había hecho antes para otros virus, y lo que han hecho es adaptarlo. Además, otros grupos han trabajado (y están trabajando) en detectar directamente el ARN del virus, lo que podría acortar el proceso todavía más, pero claro… otros no están en una empresa tan grande. Y que conste que estos chicos son muy majos. Si un día se hacen muy ricos, podré sacar unas cuantas fotos que tengo en mi móvil y sacar algo de tajada…

Si os han quedado ganas de conocer más detalles, el artículo en Nature Biotechnology es este: CRISPR–Cas12-based detection of SARS-CoV-2

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