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Perspectiva de la industria

Cómo LC-MS puede respaldar la investigación del SARS-CoV-2

Perspectiva de la industria

Cómo LC-MS puede respaldar la investigación del SARS-CoV-2

A pesar del aumento continuo en el número de personas vacunadas, las pruebas aún tienen un papel importante que desempeñar en la respuesta mundial a la pandemia de COVID-19. Hasta ahora, las pruebas basadas en PCR han sido el estándar de oro, pero los métodos complementarios podrían ayudar aabordar algunas de las limitaciones asociadas con la técnica y ayudar aún más a los investigadores que estudian el SARS-CoV-2.

Como parte de los esfuerzos para apoyar estudios en esta área aguas introdujo recientemente un nuevo método de prueba de cromatografía líquida y espectrometría de masas LC-MS. * Redes tecnológicas habló con Kevin Wyndham , director senior de investigación y desarrollo de Waters, para obtener más información sobre el método, su desarrollo y cómo se compara con la PCR.

En esta entrevista, Kevin también explica la necesidad continua de pruebas y destaca cómo el nuevo método podría usarse para respaldar la investigación durante y
más allá de la pandemia COVID-19.

*
El kit de LC-MS SARS CoV-2 de Waters es para uso exclusivo en investigación RUO, no para uso diagnóstico.

Este artículo incluye hallazgos de investigación que aún no se han revisado por pares. Por lo tanto, los resultados se consideran preliminares y deben interpretarse como tales. Obtenga más información sobre el papel del proceso de revisión por pares en la investigación.
aquí . Para obtener más información, comuníquese con la fuente citada.

Anna MacDonald AM: ¿Puede explicar el método LC-MS y cómo surgió? ¿Tiene socios en este esfuerzo?

Kevin Wyndham KW :
Al comienzo de la pandemia, Waters tomó una decisión importante de centrar nuestra atención en colaborar y apoyar a los investigadores que estaban trabajando en la vanguardia de COVID hacia los avances en vacunas, terapias y pruebas. A esto lo llamamos nuestro Equipo de Respuesta a la Innovación de COVID IRT, que ha creado con éxito redes globales de científicos que trabajan colectivamente.

Las primeras colaboraciones de este programa fueron con dos equipos separados por más de 7000 millas y nueve zonas horarias. El equipo del Dr. Maarten Dhaenens en la Universidad de Ghent comenzó temprano con a
enfoque de prueba de proteómica usando LC-MS para explorar marcadores basados ​​en péptidos del virus SARS-CoV-2. Al mismo tiempo, habíamos comenzado a respaldar el trabajo del equipo del Dr. Leigh Anderson en SISCAPA Assay Technologies en torno a los flujos de trabajo de enriquecimiento de péptidos para COVID.

Lograr que estos dos grupos trabajaran juntos fue sencillo, ya que había una gran similitud en los flujos de trabajo. El equipo de Ghent usó una enzima digestiva para descomponer la proteína del virus contenida en muestras positivas de hisopos nasales en una serie de péptidos. Luego usaron LC-MS para separar los péptidos y cuantificar péptidos específicos característicos del virus SARS-CoV-2. El flujo de trabajo de SISCAPA tuvo un proceso de inicio similar, pero al final del flujo de trabajo introdujeron un paso de enriquecimiento para péptidos específicos utilizando anticuerpos monoclonales unidos a magnéticosperlas. El uso de anticuerpos selectivos para el péptido de interés permitió una mayor sensibilidad de la prueba y especificidades muy altas.

Durante los meses de verano, las colaboraciones se expandieron enormemente cuando el Gobierno del Reino Unido y los Servicios Nacionales de Salud crearon un programa formal que exploraba la utilidad de la espectrometría de masas para las pruebas de COVID. Este programa acelerado, acertadamente llamado Operación Moonshot, reunió a varios equipos científicos líderes en todo elReino Unido. Como resultado, pronto nos encontramos colaborando con grupos de la Universidad de Manchester, la Universidad de Leicester, la University College London, la Universidad de Southampton, el Imperial College London, el Kings College London, la Leeds University, el Viapath-St Thomas 'Hospital yel Hospital Karolinska en Suecia.

AM: ¿En qué se diferencia este método de los enfoques basados ​​en PCR, que han sido los métodos tradicionales de pruebas de diagnóstico hasta la fecha?

KW :
La prueba COVID basada en PCR ha sido el estándar de oro y es sensible y específica. Un enfoque basado en LC-MS, que aún no ha sido aprobado para uso clínico, se considera mejor como una técnica complementaria a la PCR. La LC-La técnica de EM en sí tiene varias diferencias únicas en la forma en que podría usarse para evaluar la presencia de SARS-CoV-2.

La PCR básicamente se trata de amplificar el ARN viral. En este proceso, podemos tomar concentraciones traza de ARN y aumentar continuamente las concentraciones repitiendo el número de ciclos de amplificación. Esto le permite ser altamente sensible y tener altos umbrales de prueba. Sin embargo,
como lo señaló el Dr. Mina de la Escuela de Salud Pública de Harvard, “las pruebas con umbrales tan altos pueden detectar no solo virus vivos sino también fragmentos genéticos, restos de infecciones que no representan un riesgo particular, similar a encontrar un cabello en una habitación mucho después de que una persona se haya ido. ”

A diferencia de una prueba basada en ARN, la
La prueba LC-MS analiza péptidos que se derivan de proteínas virales sin replicación. Como tal, el método LC-MS puede realizar un análisis directo y cuantitativo de la carga viral. Esta es una herramienta de investigación importante ya que la carga viral puede estar potencialmente correlacionada con la gravedad de la enfermedad. Como esta técnica LC-MS es un reactivo RUO, se necesitan más pasos de investigación y desarrollo para confirmar los potenciales de la técnica.

AM: Con las vacunas que se están implementando de manera agresiva en todo el mundo, ¿qué papel cree que desempeñan las técnicas de prueba como esta?

KW :
La velocidad del desarrollo y el impacto global que las vacunas están teniendo en nuestra capacidad para abordar esta pandemia es realmente asombroso. Si bien estamos haciendo grandes avances en la lucha contra el COVID, habrá muchas áreas de investigación duraderas en los próximos años. Hoy,Observe que surge un nuevo conjunto de preguntas sobre la efectividad de las vacunas con nuevas variantes y si necesitaremos vacunas de refuerzo regulares.

Para abordar estas preguntas, necesitamos una serie de herramientas analíticas: las pruebas de PCR, las pruebas de antígenos, NGS, las pruebas de anticuerpos y serología son herramientas esenciales. La adición de LC-MS a esta caja de herramientas complementa estos métodos y agrega algunosNuevas herramientas altamente sensibles y específicas. LC-MS puede evaluar directamente la carga viral, en lugar de inferir la carga viral a través de métodos secundarios, y jugará un papel importante a medida que los equipos exploran estudios longitudinales de pacientes. De cara al futuro cercano, LC-MSpermite realizar pruebas de analitos múltiples, lo que permite a los investigadores explorar múltiples preguntas a la vez. A medida que avanza la ciencia, esperamos que LC-MS pueda identificar la presencia de múltiples enfermedades infecciosas y el control de la salud de los biomarcadores del paciente, todo en la misma prueba.

AM: ¿Cuáles son los beneficios de utilizar este método sobre la PCR?

KW :
El uso de LC-MS para estudiar el SARS-CoV-2 complementa las pruebas de PCR y tiene algunas ventajas únicas. Las pruebas de PCR exploran la presencia de ARN viral, mientras que nuestro método LC-MS interroga la presencia de proteínas virales. Ambos enfoquesson técnicas sensibles que pueden usarse juntas para estudiar el impacto de la infección en la salud del paciente de manera longitudinal, evaluar la gravedad de la enfermedad y determinar el estado posinfeccioso.

Existen diferencias en los resultados obtenidos por LC-MS y PCR. Una de las áreas más significativas son los posibles falsos positivos. Un resultado falso positivo de la prueba COVID concluye que la persona examinada está enferma o contagiosa, cuando en realidad estáno. La tasa de falsos positivos para PCR tiene
se ha observado que es tan alto como 4% en entornos de análisis de rutina.

Hay muchas razones por las que las pruebas de PCR pueden tener un número elevado de falsos positivos, como errores de pruebas de laboratorio, contaminación cruzada de muestras y pureza de los reactivos. Sin embargo, como se señaló anteriormente, los experimentos de PCR amplifican tanto fragmentos activos como inactivos de virus.-ARN. Esto significa que puede resultar en un resultado positivo incluso para pacientes que son posinfecciosos.
Las pruebas de antígeno para el SARS-CoV-2 son generalmente menos sensibles que la reacción en cadena de la polimerasa con transcripción inversa en tiempo real RT-PCR y otras pruebas de amplificación de ácidos nucleicos NAAT para detectar la presencia de ácido nucleico viral.Sin embargo, las NAAT pueden permanecer positivas durante semanas o meses después de la infección inicial y pueden detectar niveles de ácido nucleico viral incluso cuando el virus no se puede cultivar, lo que sugiere que la presencia de ácido nucleico viral no siempre indica contagio.

La preocupación por los resultados de falsos positivos con la PCR aumenta cuando la tasa de infección está disminuyendo. Como la tasa de falsos positivos es bastante constante, este error se vuelve más pronunciado a tasas de positividad más bajas, lo que dificulta que una prueba discrimine entre verdaderos y falsos positivosEsto puede tener impactos económicos y sociales significativos, incluida la pérdida de productividad debido a cuarentenas innecesarias y costos de atención médica para atender a pacientes sanos.

El flujo de trabajo de Waters SARS-CoV-2 LC-MS inherentemente ha aumentado la especificidad y reducido los falsos positivos. A
estudio reciente referencia del estudio clínico: DNR - 2020-06395 del Hospital Karolinska en Suecia de 88 muestras de pacientes mostró una sensibilidad del 83,3% p. Ej., 8 falsos negativos y una especificidad del 100% 0 falsos positivos.El enfoque tiene varios factores que nos permiten lograr resultados altamente sensibles y específicos, que incluyen secciones de captura de anticuerpos de alta especificidad para tres marcadores peptídicos diferentes, estándares de isótopos estables, automatización, así como separación en la dimensión LC y MS.

Al comparar los enfoques de las pruebas de PCR y LC-MS, también hay consideraciones financieras. Tanto los sistemas de PCR de alta sensibilidad como los de LC-MS son inversiones. Mientras que la PCR se emplea más comúnmente en las pruebas de rutina en
laboratorios clínicos, LC-MS es una herramienta analítica más versátil en los laboratorios de investigación clínica y biomédica. La inversión en un instrumento LC-MS para la investigación de COVID se puede adaptar a otras áreas de investigación, como la investigación de biomarcadores y otras enfermedades infecciosas. OtroLa ventaja de la espectrometría de masas es que puede explorar varios analitos simultáneamente en una sola prueba.

Los gastos por prueba también son diferentes. Los kits de prueba de PCR requieren reactivos costosos y de alta pureza. Por el contrario, los reactivos utilizados en este flujo de trabajo LC-MS son de alta pureza pero generalmente menos costosos, lo que permite una reducción en los costos por análisis.la alta sensibilidad de los flujos de trabajo de LC-MS puede permitir explorar enfoques adicionales de ahorro de tiempo y costos, como la combinación de muestras.

AM: ¿Puede dar más detalles sobre el kit de LC-MS SARS-CoV-2 lanzado recientemente por la compañía? ¿Quién puede usarlo y qué tipo de investigación se pretende respaldar?

KW :
El kit de LC-MS SARS-CoV-2 de Waters es un flujo de trabajo de uso exclusivo de investigación diseñado para laboratorios de investigación clínica y biomédica que están explorando el impacto de COVID-19 en la atención médica del paciente, la investigación de enfermedades infecciosas y el uso deespectrometría de masas para pruebas de vigilancia.

Como muchos de los laboratorios de investigación tienen experiencia en LC-MS y están familiarizados con este tipo de flujo de trabajo de digestión de proteínas, hay mucho interés en explorarlo. Para los grupos que están menos familiarizados con este flujo de trabajo, tenemos una solución automatizadautilizando nuestro sistema de robótica Andrew + lab.

AM: ¿Cree que el método LC-MS se está utilizando más allá de la pandemia de COVID-19?

KW :
Sí, hay muchas oportunidades. El enfoque que exploramos para el SARS-CoV-2 puede ser adaptable al análisis de diferentes proteínas virales y estudios de biomarcadores. Estamos comenzando este viaje de uso de LC-MS en las ciencias clínicas de enfermedades infecciosas. Estamos aprendiendo sobre nuevas formas en que nuestros clientes desean explorar e investigar esta tecnología.

Este alto nivel de interés no es sorprendente ya que la LC-MS es prácticamente ubicua: los investigadores ven el valor de seguir explorando esta tecnología en las ciencias clínicas. Muchos grupos ya estaban usando la MS para la investigación de biomarcadores. La adición de un SARS-CoV-2 permite nuevas herramientas para explorar los impactos en la salud del paciente. Otra ventaja de LC-MS son las pruebas de analitos múltiples. Si bien nuestra prueba actual analiza el SARS-CoV-2, vemos interés en expandir esto para crear paneles de pruebas más completos.

Un área crucial de investigación es
largo-COVID . Para explorar esto, queremos expandir el flujo de trabajo para examinar otros biomarcadores relevantes. A estudio reciente examinó los registros de atención médica de casi 2 millones de pacientes en los EE. UU. Que tenían COVID. Más del 20% experimentó problemas de salud posteriores al COVID, incluidos "dolor, dificultades respiratorias, hiperlipidemia, malestar y fatiga e hipertensión".

Hoy nos enfocamos en COVID-19, la pandemia global más profunda de nuestras vidas. A medida que avanzamos, nuestro objetivo es explorar más a fondo el poder de la LC-MS en enfermedades infecciosas, ciencias clínicas y preparación y vigilancia para pandemias.

Kevin Wyndham estaba hablando con Anna MacDonald, escritora científica de Technology Networks.


Conozca al autor
Anna MacDonald
Escritor científico
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