En 2020 fue la entidad encargada de probar en Chile a la tecnología que detecta en un minuto al patógeno y, ahora, con dos equipos instalados, se busca identificar sus variantes. Un nuevo reto científico que asume la Casa de Estudios para aportar al control de la Covid-19.
Dar tres soplidos profundos y prolongados sobre un tubo, llevar la muestra de aliento a análisis en una sofisticada tecnología y en menos de un minuto detectar la presencia de Sars-CoV-2; con un método rápido y no invasivo, el test de aire espirado, similar a un “alcotest”, saber si se está contagiado de Covid-19. Esa posibilidad ofrece Terasystem, instrumento desarrollado por expertos de Israel y para el que durante 2020 se realizó un proyecto de validación clínica internacional que en Chile estuvo a cargo de un equipo de la Universidad de Concepción (UdeC) liderado por la doctora Carolina Delgado, anátomo-patóloga y académica de la Facultad de Medicina.
Ahora, con la reciente llegada de dos equipos que están instalados en el Centro Clínico Docente de dicho estamento, la UdeC se encuentra comenzando una nueva etapa que mira el horizonte de estar, una vez más, haciendo ciencia de frontera que sume aportes al control de la actual crisis sanitaria y que construya bases para seguir estando en la vanguardia del conocimiento en el futuro.
El objetivo básico de la operación de la tecnología es “hacer una búsqueda activa de casos para funcionarios y estudiantes que estén acudiendo presencialmente a la Universidad”, explica la doctora Carolina Delgado, precisando que “se está en periodo de implementación y marcha blanca en que se han hecho cerca de 70 tomas y la idea es establecerlo bien para comenzar con muestreos a mayor cantidad de personas”. Algo que se espera concretar en estos próximos días y cuya relevancia es que permitiría hacer detecciones inmediatas de Covid-19 y de la misma forma tomar resguardos que permitan frenar la contagiosidad de una persona que esté infectada.
Y desde este muestreo se quiere avanzar mucho más lejos de la mano de un proyecto de investigación interdisciplinario, en colaboración internacional con los expertos de Israel, que está impulsado desde el rol de científico el doctor Carlos Saavedra, rector de la UdeC y que unirá las experticias de investigadores del área de la salud, genómica, física e ingeniería para probar la tecnología Terasystem en identificar las variantes del Sars-CoV-2 circulantes y cuantificarlas.
Esto, a todas luces, es una de las más grandes preocupaciones y desafíos epidemiológicos a nivel internacional y nacional, ya que hay unas de mayor preocupación, y como físico reconoce el potencial de Terasystem y está seguro de las grandes capacidades humanas que hay en la UdeC para hacerlo junto con la oportunidad única que se presenta y se debe aprovechar.
El doctor Saavedra aclara que la “tecnología conocida en términos familiares como test de aire espirado, en términos técnicos es espectroscopía láser en dominio temporal que permite detectar señales espectrales en la región de Terahertz (THz)”. En palabras sencillas, explica, los láseres de pulsos ultracortos, de femtosegundos, irradian una antena en THz que produce un pulso de índice en la muestra de aire espirado. Dichas señales corresponden a la huella espectral que permite el reconocimiento de la respuesta a nivel molecular de la muestra. En este caso se busca reconocer la presencia de las proteínas características del Sars-Cov-2, que permite verificar o negar la presencia del virus y su interacción con el organismo. Y, como se espera ahora, de las variantes de la cepa que provoca la Covid-19, reto científico propuesto por el equipo de investigadores de la UdeC.
Junto al doctor Saavedra y la doctora Delgado, que también buscará probar el funcionamiento de Terasystem en muestras extraídas de otras matrices como aire de un ventilador o agua en distintas diluciones, están participando la doctora Ana María Moraga, epidemióloga y académica de la Facultad de Medicina; doctor Cristian Gallardo, especialista en genómica de organismos marinos, subdirector del Centro Incar, académico del Departamento de Oceanografía e investigador del Centro de Biotecnología; y el doctor Jorge Pezoa, especialista en procesamiento de señales, académico de la Facultad de Ingeniería.
Dirección de Comunicaciones UdeC
Para materializar el gran propósito del proyecto de investigación interdisciplinario de la UdeC que es emplear Terasystem para identificar variantes circulantes del Sars-CoV-2 en población local, lo que se necesitaría es determinar características espectrales distintivas que permitan distinguir nuevos algoritmos para las diferentes mutaciones genéticas de la cepa para que sean reconocidas por la tecnología. Una vez que son conocidas estas características distintivas, se elaboran algoritmos que las identifiquen mediante técnicas de Inteligencia Artificial como Machine Learning (Aprendizaje de Máquina) y Deep Learning (Aprendizaje Profundo).
Así lo explica el doctor Jorge Pezoa y es aquí donde entra en juego su expertise en procesamiento de señales. Si bien reconoce que el entrenamiento de la máquina es lento, la ventaja es que “se hace una vez y luego el procesamiento es muy rápido, casi instantáneo”, asegura. Dicha ventaja se sumaría a los tiempos en la detección del patógeno que permite Terasystem, lo que no supera el minuto.
En su estado actual, la tecnología está validada para la detección del patógeno comparando los resultados con los de PCR en tiempo real, que es el gold standard, concepto que en medicina corresponde a las pruebas de diagnóstico con máxima fiabilidad. Para la identificación de variantes se necesita lo mismo “y en este caso es el secuenciamiento de genes o genómico”, explica la doctora Carolina Delgado.
En ello se cristaliza el crucial aporte del doctor Cristian Gallardo como experto en secuenciación genómica. En particular, desde la secuenciación genómica del Sars-CoV-2 y de las variantes identificadas, su trabajo será validar el funcionamiento de la tecnología de procesamiento de señales para comprobar cuál es efectiva en el reconocimiento de variantes.
El desafío es que “se logre el mismo nivel de resolución que con la secuenciación genómica y en tiempo real”, asevera. El punto, es que “los equipos de secuenciación están hechos para hacer exploración profunda de los genomas, pero no fueron pensados para hacer análisis masivos de muestras ni interpretar muestras para fines epidemiológicos”, apunta. En su operación y para tener el genoma de un virus, de una muestra, se requiere de un trabajo de laboratorio que podría tardar una semana, a diferencia de la velocidad que sí brindaría Terasystem.
Ahí las enormes expectativas que todos los investigadores involucrados y que unirán sus experticias tienen del proyecto de investigación y del potencial de impacto de los resultados obtenidos, pues la meta a la que se espera llegar es lograr una pesquisa activa de Covid-19, identificando y cuantificando las variantes circulantes, ya que al ser un método de rápida respuesta y un test de bajo costo podría pensarse en su masividad. En esta ecuación también influye el factor de ser una prueba no invasiva y de fácil toma de muestra, a diferencia del hisopado para las pruebas PCR, por ejemplo, lo que genera mejor recepción de someterse a la detección.
Una vez termine la exploración con resultados favorables que sean validados, el doctor Carlos Saavedra señala que es clave poder dar continuidad al estudio y también iniciar otras líneas de investigación que permitan seguir aprovechando el potencial de una tecnología que define como “disruptiva y de futuro” y que abre múltiples oportunidades “para abordar el conocimiento del Sars-CoV-2 y reconocer sus variantes, pero también hay oportunidades de incorporar nuevos virus”, sostiene.
No tiene dudas que contar con este equipamiento será útil para el futuro de la ciencia UdeC que se desarrolle, con potencial de impacto directo en beneficio de la sociedad en ámbitos sanitarios aún no explorados e incluso ni siquiera vislumbrados. Perspectiva con la que coincide la doctora Carolina Delgado, pues comenta que previo a la Covid-19 hubo investigaciones para probar la técnica en detección del virus influenza y Zika, pero su gran potencial quedó al desnudo en la actual pandemia.
Y es que lo cierto es que “las ondas de Terahertz tenían aplicaciones en otras áreas, pero en la de salud es reciente, por lo que seguramente irá in crescendo”, recalca, y “la idea es que uno pudiera, luego, implementar otros algoritmos diagnósticos para otros agentes infecciosos para otras patologías”, plantea con la convicción de que el método puede ser una puerta de entrada a múltiples posibilidades de detección de agentes y matrices diversas que, incluso, pudieran llevar a identificar fuentes de contaminación y contribuir al control ambiental.
Hoy, en sintonía con el mundo, el esfuerzo está enfocado en sumar armas para luchar contra la Covid-19, mañana esta tecnología de futuro podrá servir para enfrentar otros desafíos de la mano de la ciencia interdisciplinaria y colaborativa, “porque los problemas y fenómenos de alta complejidad son muy difíciles de abordar de forma individual. La pandemia nos ha mostrado la importancia de la colaboración para encontrar soluciones urgentes y esto nos debe servir para generar aprendizajes de largo plazo para abordar problemas igual o más complejos como el cambio climático”, cierra el rector de la UdeC.
*455 mil pacientes del Gran Concepción (con PCR positivos y negativos) participaron de la validación clínica del test de aire espirado. Resultados arrojaron que tiene una sensibilidad del 98,9%, especificidad del 99,8% y precisión del 99,5%.