La espectrometría de masas en la lucha contra el SARS-CoV-2

Javier Fernández

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Tiempo de lectura: 8 minutos
SARS-CoV-2

El último lanzamiento de producto de Waters potenciará el papel de la investigación por espectrometría de masas en la lucha contra el SARS-CoV-2. Los científicos pueden ahora cuantificar directamente péptidos virales NCAP específicos de forma altamente reproducible con el kit LC-MS (RUO) de Waters para el SARS-CoV-2, lo que permite una investigación innovadora del virus SARS-CoV-2.

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¿Qué papel han desempeñado hasta ahora la cromatografía líquida y la espectrometría de masas de Waters en la pandemia, y qué ha cambiado?

Desde el comienzo de la pandemia de COVID-19, Waters se ha comprometido a trabajar con nuestros clientes y socios en el desarrollo de vacunas, la investigación de terapias y la fabricación de cebadores y sondas PCR utilizados para las pruebas. Waters estableció un equipo de respuesta a la innovación en la COVID-19 para coordinar más de 40 colaboraciones con docenas de clientes y realizó importantes donaciones en especie y filantrópicas a organizaciones que luchan contra la pandemia. Los sistemas LC-MS de Waters se han utilizado para:

Hasta ahora, la LC-MS ha tenido un papel limitado en la detección viral directa. Aunque ya se había demostrado con éxito un método de LC-MS para la detección de péptidos de las proteínas del SARS-Cov-21, estos estudios también pusieron de manifiesto que la técnica sufría importantes efectos de matriz debido a las interferencias derivadas de los componentes constitutivos de la matriz de la muestra, como el medio de transporte viral (VTM), lo que limitaba la sensibilidad analítica de los métodos. Ya no.

El avance de la sensibilidad analítica: el enriquecimiento de anticuerpos antipéptidos

Para abordar los problemas que afectan a la sensibilidad analítica con otros métodos, Waters desarrolló el kit LC-MS (RUO) del CoV-2 del SARS basándose en la investigación realizada en colaboración con una coalición de científicos de investigación académica, comercial y gubernamental. Esto incluyó a inspirados colaboradores de la Universidad de Gante2, al increíble equipo de investigadores afiliados al Servicio Nacional de Salud del Reino Unido (NHS)3, así como a otros socios. El resultado final es una solución de investigación integral basada en LC-MS, la primera en el mercado, que equipa a los científicos con un método analítico fiable para la detección de los péptidos característicos del SARS-CoV-2.

El método analítico que permite el kit LC-MS del CoV-2 del SARS (RUO), proporciona una detección analíticamente sensible y selectiva de los péptidos virales.

Las pruebas analíticas demuestran que los investigadores pueden alcanzar la sensibilidad analítica necesaria para detectar y cuantificar niveles bajos de tres péptidos únicos derivados de la proteína CoV-2 NCAP del SRAS: los datos del sistema Xevo™ TQ-XS muestran un límite inferior de cuantificación (LLoQ) de solo 3amol/µL (precisión interdiaria ≤17,4% CV, y precisión intradiaria ≤ 17,1%CV), en comparación con los métodos de investigación no enriquecidos que muestran LLoQs de 220amol/µL. Los resultados pueden capturarse con cromatogramas limpios y de bajo ruido en menos de dos minutos por muestra.

El kit LC-MS del CoV-2 del SARS (RUO) utiliza el innovador método de preparación de muestras de enriquecimiento de anticuerpos antipéptidos SISCAPA® y anticuerpos de SISCAPA Assay Technologies, Inc. que mejora el rendimiento de la espectrometría de masas para la medición de objetivos proteicos preseleccionados:

  • Mayor sensibilidad analítica gracias a la concentración de la muestra y a la eliminación de las interferencias que suprimen la ionización por EM de los péptidos objetivo.
  • Mayor rendimiento de las muestras de LC-MS gracias a la eliminación selectiva de las interferencias de fondo que, de otro modo, contribuirían a prolongar los tiempos de ejecución cromatográfica. Junto con una columna de 3 cm y 1,7 µm, el tiempo de ciclo de LC-MS se reduce ahora a solo 2,5 minutos por inyección.
  • Mejora de la robustez de los métodos LC-MS con una mayor vida útil de las columnas y una reducción de los tiempos de inactividad de los instrumentos como resultado de unas muestras más limpias para la inyección.
  • La técnica de enriquecimiento minimiza la interferencia de los medios de la muestra, proporcionando una mayor flexibilidad para el análisis de múltiples muestras de investigación.

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Solución integral de Waters para la detección directa del péptido característico del SARS-CoV-2

Sólo para investigación, no para uso en procedimientos de diagnóstico. Este kit para uso exclusivo en investigación no ha sido probado en muestras clínicas.

El kit LC-MS de SARS CoV-2 (RUO) de Waters ha sido optimizado en el sistema ACQUITY UPLC™ I-Class, y el detectorXevo™ TQ-XS. Se presenta en un formato adaptable de fácil automatización con protocolos de manipulación de líquidos para el robot de pipeteo Andrew+ en el software OneLab™. Para garantizar una cuantificación reproducible y minimizar el riesgo de unión inespecífica de los péptidos a las superficies, el kit LC-MS SARS CoV-2 (RUO) emplea placas QuanRecovery™ con MaxPeak™ HPS y una columna MaxPeak Premier.

El documento adjunto Instrucciones de uso detallan la correcta utilización del kit, y la Nota de Aplicación Científica Avanzar en la investigación con el kit LC-MS del SARS-CoV-2 (RUO) muestra la sensibilidad analítica del método evaluada por el grupo de Operaciones Científicas Clínicas de Waters en tres corridas a 2, 3, 6, 10 y 20 amol/µL de péptidos sintéticos adicionados en VTM.

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¿No es la PCR el "estándar de oro"? ¿Por qué debería preocuparme por los péptidos virales?

No se puede decir lo suficiente sobre el papel que han desempeñado las técnicas de PCR en la respuesta mundial a la pandemia de COVID-19: cientos de millones de pruebas realizadas e innumerables infecciones evitadas gracias a la alta sensibilidad de estas pruebas. Las pruebas de PCR son y probablemente seguirán siendo esenciales en el diagnóstico del COVID-19 y de muchas otras enfermedades infecciosas. Sin embargo, no debemos pasar por alto algunos de los problemas descubiertos debido al amplio uso de la PCR durante la pandemia:

  • Las pruebas de PCR utilizan la reacción en cadena de la polimerasa para replicar segmentos específicos del ARN del SRAS-CoV-2 de forma consecutiva hasta que hay suficientes copias para que un detector las detecte. Los estudios han demostrado4 que las células de un paciente pueden seguir excretando ARN viral5 mucho después de que ese paciente deje de ser considerado infeccioso -a veces meses después6-, lo que puede dar lugar a situaciones en las que los pacientes sigan dando positivo en las pruebas de PCR y deban permanecer en cuarentena a pesar de que ya no supongan una amenaza de infectar a otras personas. Como se ve en este artículo publicado en Nature, los péptidos virales aparecen en el cuerpo en una ventana más estrecha que el ARN, y están más estrechamente ligados al periodo infeccioso7, por lo que un método de detección de péptidos virales altamente sensible y selectivo podría ser una herramienta de investigación valiosa y complementaria.
  • Es bien sabido que, a pesar de su alta sensibilidad, las pruebas de PCR cuantitativas suelen mostrar una alta variabilidad8, incluso entre ejecuciones dentro del mismo laboratorio, y entre la misma prueba ejecutada en diferentes laboratorios. Esto se ha demostrado también para las pruebas de PCR del SARS-CoV-2, aquí9 y aquí3. La LC-MS utiliza curvas de calibración y estándares marcados con isótopos estables para garantizar la reproducibilidad y la consistencia entre laboratorios, y proporciona una medición directa de los analitos objetivo sin la necesidad de crear millones de copias, lo que la convierte potencialmente en una herramienta importante para los estudios de investigación longitudinal entre laboratorios y en diferentes momentos.
  • Cadena de suministro: Está bien documentado, sobre todo al principio de la pandemia y en el verano de 2020, que hubo muchos casos de escasez localizada de reactivos PCR y consumibles de laboratorio10. Si en el futuro surge un nuevo virus con objetivos únicos, es posible que el mundo vuelva a experimentar escasez mientras la oferta se ajusta a la demanda de los consumibles y reactivos necesarios. Incluso recientemente, con el resurgimiento de la infección por el SARS-CoV-2 en la India, hay informes de escasez localizada de reactivos para la PCR11 que afectan a la capacidad del país para controlar la pandemia. Como preparación para una futura pandemia, permitir la investigación de una gama más amplia de tecnologías, diversificando así la cadena de suministro, podría ayudar a aliviar las limitaciones experimentadas por muchos laboratorios.

Nuestra motivación: permitir la investigación para salvar vidas

Nuestra misión de ofrecer continuamente beneficios a nuestros clientes, empleados, accionistas y a la sociedad en cada oportunidad, y nuestro compromiso inquebrantable de luchar contra la pandemia de SARS-CoV-2 nos ha motivado a lo largo del desarrollo del kit LC-MS (RUO) de Waters para el SARS-CoV-2. Al igual que muchos de nuestros clientes y socios de todo el mundo, el equipo que está detrás del lanzamiento de este producto se ha visto directamente afectado por los efectos devastadores de la pandemia. Nos enorgullece enormemente dotar a nuestros clientes de las herramientas necesarias para avanzar en la investigación que salva vidas y potenciar el potencial de la LC-MS en la lucha contra el SARS-CoV-2.

Inscríbase ahora en nuestro seminario web sobre espectrometría de masas para la pandemia COVID-19: Avanzando en la investigación con el kit LC-MS del SARS-CoV-2 (RUO) (11 a.m. EDT | 5 p.m. CEST el 10 de junio de 2021)

Únase a Dominic Foley y al equipo de operaciones científicas clínicas de Waters para comprender cómo el kit LC-MS (RUO) del SARS-CoV-2 permite la cuantificación de las proteínas virales para avanzar en la investigación del COVID-19.

 

Información y recursos adicionales:

 

¿Tiene alguna idea, pregunta o propuesta de colaboración? ¡Queremos saber de ti! Si aún no conoces a tus contactos locales de Waters, ponte en contacto con el Equipo de Respuesta a la Innovación de COVID para realizar una consulta científica o proponer una colaboración.

 

Referencias

  1. Cardozo, K.H.M., Lebkuchen, A., Okai, G.G. et al. Establecimiento de un sistema basado en la espectrometría de masas para la detección rápida del SARS-CoV-2 en grandes cohortes de muestras clínicas. Nat Commun 11, 6201 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-19925-0
  2. Cov-MS: Un ensayo de plantilla basado en la comunidad para la detección de proteínas por espectrometría de masas en pacientes con SARS-CoV-2, JACS Au Article ASAP (2021); DOI: 10.1021/jacsau.1c00048
  3. Conferencia de Donald Jones, de la Universidad de Leicester, durante la segunda reunión de e-NVMS sobre la investigación de Covid-19 del 16 de abril de 2021
  4. Lu J, Peng J, Xiong Q, Liu Z, Lin H, Tan X, et al. Caracterización clínica, inmunológica y virológica de los pacientes de COVID-19 que vuelven a dar positivo para el SARS-CoV-2 mediante RT-PCR. EBioMedicine. 2020;59. 2020
  5. Liguo Zhang, Alexsia Richards, M. Inmaculada Barrasa, Stephen H. Hughes, Richard A. Young, Rudolf Jaenisch. El ARN del SARS-CoV-2 de transcripción inversa puede integrarse en el genoma de células humanas cultivadas y puede expresarse en tejidos derivados de pacientes. Proceedings of the National Academy of Sciences Mayo 2021, 118 (21) e2105968118; DOI: 10.1073/pnas.2105968118
  6. N. Li, X. Wang, T. Lv. Prolonged SARS-CoV-2 RNA shedding: not a rare phenomenon. J. Med. Virol, 92 (11) (2020), pp. 2286-2287
  7. Mercer, T.R., Salit, M. Pruebas a escala durante la pandemia de COVID-19. Nat Rev Genet (2021). https://doi.org/10.1038/s41576-021-00360-w
  8. Hayden RT, Yan X, Wick MT, et al. Factores que contribuyen a la variabilidad de los resultados de la PCR viral cuantitativa en muestras de pruebas de aptitud: un análisis multivariante. J Clin Microbiol. 2012;50(2):337-345. doi:10.1128/JCM.01287-11
  9. Daniel Rhoads, David R Peaper, y otros, College of American Pathologists (CAP) Microbiology Committee Perspective: Caution Must Be Used in Interpreting the Cycle Threshold (Ct) Value, Clinical Infectious Diseases, Volume 72, Issue 10, 15 May 2021, Pages e685-e686, DOI:10.1093/cid/ciaa1199
  10. Sociedad Americana de Microbiología: La escasez de suministros afecta a las pruebas COVID-19 y no COVID
  11. Kumar, Krishna. Ahora, la escasez de kits de RT-PCR se suma a los problemas de Covid-19 en Maharashtra. Economic Times. 10 de abril de 2021.

SISCAPA® es una marca de Anderson Forschung Group LLC (AFG).