Inmunoensayos para detectar infección por coronavirus

Este es un ejemplo de los llamados "ensayos rápidos" para detectar la infección por coronavirus (SARS-CoV-2, causante de la enfermedad COVID-19). En unos 15 min permite detectar en sangre, suero o plasma la presencia página principal de Biomodelde anticuerpos contra una proteína de la cápsida del virus.

Nota: La OMS [8 de abril de 2020] recomienda el uso de estos ensayos únicamente en entornos de investigación y exige una previa validación adecuada de sus resultados antes de aconsejarlos con fines diagnósticos.

La respuesta inmunitaria tarda unos dias en desarrollarse tras el inicio de la infección. Por ello, estos métodos no detectan el virus en el "periodo de ventana" (véase la figura), a pesar de que el virus está presente.

Tras la eliminación del virus (por tratamiento farmacológico o por la propia respuesta inmune de la persona infectada) los ensayos que detectan el antígeno proteico o el RNA del virus dejarán de dar positivo, pero el ensayo para anticuerpos, descrito aquí, seguirá dando resultado positivo en tanto no haya cesado la formación de anticuerpos (la producción de anticuerpos de tipo IgG puede mantenerse durante meses o años).

Fundamento:

La presencia de anticuerpos en la sangre del paciente indica que está o ha estado infectado por el virus. Los anticuerpos de tipo IgM son los primeros que se producen (respuesta primaria, temprana), y días después se producen anticuerpos de tipo IgG (respuesta secundaria, más tardía pero de mayor duración)

En consecuencia, la detección únicamente de IgM indica una infección primaria, la de IgM e IgG simultáneas una infección secundaria; la detección única de IgG indica probabilidad de una infección secundaria (o un estadio posterior de la infección).

La técnica se denomina inmunocromatografía o, también, inmunoensayo de flujo lateral. La muestra se aplica en una zona absorbente donde se mezcla con algunos reactivos depositados allí previamente y luego, por capilaridad, las moléculas de esa mezcla avanzan a lo largo de una tira de membrana de nitrocelulosa. En algunas zonas de esta tira se han fijado o inmovilizado anticuerpos que ejercen una función de captura de sus antígenos respectivos, o viceversa (junto con las moléculas que lleven unidas éstos).

En los ejemplos mostrados aquí, algunas de las moléculas van unidas a nanopartículas de oro coloidal, cuyo color es rojo. Esto permite la detección muy sencilla del resultado.

Este sistema permite una detección rápida, sin necesidad de utilizar instrumentación; basta con una inspección ocular. La utilización y el examen de resultados son similares a los que se emplean en las pruebas de embarazo, bien conocidas.

Veremos dos ejemplos de diseño de un dispositivo:

Primer ejemplo de diseño

Simbología empleada:

Anticuerpos (humanos) en la muestra: de tipo IgG; de tipo IgM (ambos específicos para el virus); IgG no específica
Proteína control: IgY de pollo
Reactivo para la detección: oro coloidal en nanoesferas (~40 nm ⌀)
Anticuerpos como reactivos: de cabra contra IgG humana; de cabra contra IgM humana; de cabra contra IgY de pollo
Antígeno como reactivo: proteína N, fragmento de la cápsida del virus (proteína recombinante, obtenida por ingeniería genética)

Con este formato sólo se pueden detectar anticuerpos de un tipo. Se muestran a continuación dos diseños con este formato, uno dirigido a IgG y el otro a IgM.

Esquema animado del ensayo para IgG:



Esquema animado del ensayo para IgM:



Elige una opción y luego ve pulsando sobre la imagen a la derecha para que avance la animación. Si no lo hace (dipositivos táctiles), desliza el dedo hacia la izquierda.

Los componentes del esquema no están dibujados a escala.

Resultado:

Si no hay línea en "C", lo que muestren el resto de zonas es irrelevante

Los antígenos inmovilizados en la zona T capturarán los anticuerpos específicos que hubiera en la muestra (IgG o IgM, dependiendo del diseño del dispositivo); éstos llevarán unido el anticuerpo secundario (anti-Ig) ligado a su vez a las partículas de oro, que se detectan como una línea roja en la zona T.

Los anticuerpos inmovilizados en la zona C capturarán las IgY que se usan como control (ubicadas previamente en la zona de aplicación de la muestra), que llevan unidas partículas de oro, que se detectan como una línea roja en la zona C. Esta línea asegura que la aplicación y difusión de la muestra y los reactivos han sido correctas. Si no se observa la línea C, los resultados no deben interpretarse porque el ensayo no ha funcionado correctamente (es indiferente que haya o no línea en T).

Resumiendo:

  proteína control (soluble) anticuerpo (soluble) en la
zona de aplicación de muestra
antígeno inmovilizado en zona T anticuerpo inmovilizado en zona C
Diseño para IgG: IgY de pollo IgG de cabra contra IgG humana proteína "N" del virus IgG de cabra contra IgY de pollo
Diseño para IgM: IgG de cabra contra IgM humana

Segundo ejemplo de diseño

Con este formato es posible detectar simultáneamente los dos tipos de anticuerpo, IgG e IgM.

Simbología empleada:

Anticuerpos (humanos) en la muestra: de tipo IgG; de tipo IgM (ambos específicos para el virus)
Proteína control: IgG de conejo
Antígeno como reactivo: proteína N, fragmento de la cápsida del virus (proteína recombinante, obtenida por ingeniería genética)
Reactivo para la detección: oro coloidal en nanoesferas (~40 nm ⌀)
Anticuerpos como reactivos: de cabra contra IgG humana; de cabra contra IgM humana; de cabra contra IgG de conejo

Esquema animado del ensayo:





Elige una opción y luego ve pulsando sobre la imagen a la derecha para que avance la animación. Si no lo hace (dipositivos táctiles), desliza el dedo hacia la izquierda.

Los componentes del esquema no están dibujados a escala.

Resultado:

Si no hay línea en "C", lo que muestren el resto de zonas es irrelevante

Los anticuerpos inmovilizados en la zona M capturarán las IgM que hubiera en la muestra (respuesta inmune temprana); si éstas reconocen al antígeno del virus, llevarán unidas las partículas de oro, que se detectan como una línea roja en la zona M.

Los anticuerpos inmovilizados en la zona G capturarán las IgG que hubiera en la muestra (respuesta inmune tardía); si éstas reconocen al antígeno del virus, llevarán unidas las partículas de oro, que se detectan como una línea roja en la zona G.

Los anticuerpos inmovilizados en la zona C capturarán las IgG que se usan como control (ubicadas previamente en la zona de aplicación de la muestra), que llevan unidas partículas de oro, que se detectan como una línea roja en la zona C. Esta línea asegura que la aplicación y difusión de la muestra y los reactivos han sido correctas. Si no se observa la línea C, los resultados no deben interpretarse porque el ensayo no ha funcionado correctamente (es indiferente que haya o no línea en M o G).

Es posible usar otros tipos de anticuerpo, siguiendo siempre los mismos principios de especificidad:

  proteína control (soluble) anticuerpo inmovilizado en zona M anticuerpo inmovilizado en zona G anticuerpo inmovilizado en zona C
En el esquema mostrado: IgG de conejo IgG de cabra contra IgM humana IgG de cabra contra IgG humana IgG de cabra contra IgG de conejo
Otro diseño alternativo: IgG de ratón IgG de ratón contra IgM humana IgG de ratón contra IgG humana IgG de cabra contra IgG de ratón

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