En qué consisten las pruebas diagnósticas del coronavirus

Hoy en Dciencia queremos contaros de forma sencilla los dos tipos de pruebas que existen y se están utilizando actualmente para poder saber si una persona está contagiada de coronavirus SARS-CoV-2, que causa la enfermedad COVID-19.

A todos os sonará que hay dos tipos de pruebas: la famosa PCR y los test rápidos. El objetivo de este artículo es explicaros en qué consiste cada una de estas pruebas, su fundamento científico y cómo se realizan.

¿Qué vamos a “buscar” para hacer el diagnóstico?

1) Para saber si una persona está contagiada (en el momento de la prueba) de SARS-CoV-2 podemos “buscar”:

  • El ARN o las proteínas del virus SARS-CoV-2.
  • Los anticuerpos (las inmunoglobulinas) específicos contra las proteínas (antígenos) del virus, que hemos generado para defendernos.

* Nota: Hay que tener en cuenta que en la fase inicial de la enfermedad la respuesta inmunitaria es escasa. Aunque no se sabe aún con exactitud, parece que no tenemos anticuerpos contra el SARS-CoV-2 hasta el sexto día (aproximadamente) tras el contagio.

2) Para saber si una persona ya ha estado contagiada de SARS-CoV-2 (ya ha pasado la enfermedad y por lo tanto en el momento de la prueba ya está sano), tendremos que buscar los anticuerpos (ya que ya no tendrá nada del virus). Aún no sabemos cuánto tiempo permanecen estos nuevos anticuerpos en nuestro cuerpo, pero al menos unos meses.

¿Qué muestra se recoge en cada caso?

1) Para detectar al virus, se utiliza una muestra nasofaríngea extraída de las vías respiratorias superiores. Es decir, con una torunda estéril se toma una muestra de las cavidades nasales o de la boca (intentando recoger muestra de la parte superior y posterior de la cavidad).

2) Para detectar los anticuerpos, se utiliza una muestra de sangre.

Pruebas para el diagnóstico del SARS-CoV-2:

  • PCR

PCR son las siglas del inglés “polymerase chain reaction” que traducido significa “reacción en cadena de la polimerasa”. No es una técnica nueva, sino que se utiliza en los laboratorios desde hace ya casi 35 años. En su desarrollo intervinieron distintos investigadores, pero fueron las mejoras que incorporó el bioquímico estadounidense Kary Mullis en 1986 las que hicieron de esta técnica una auténtica revolución. Este investigador fue reconocido con el Premio Nobel de Química en 1993 por este descubrimiento.

¿En qué consiste la PCR? Es una técnica que permite copiar una pequeña cantidad de ADN millones de veces para que así podamos detectarlo. Lo interesante es que podemos elegir el fragmento concreto de ADN que queremos amplificar. Esto se consigue utilizando una pareja de primers o cebadores, que son secuencias cortas de nucleótidos (de ADN) que hemos fabricado para que se unan en cada uno de los lados de la zona que queremos copiar. A partir de ellos, la ADN polimerasa, que es la enzima encargada de “fabricar” las nuevas copias de ADN, empieza a trabajar. Este proceso lleva 3 pasos que se van a repetir unas 40 veces:

  • Desnaturalización del ADN: se separan las hebras del ADN para dejar espacio para realizar la copia. Aproximadamente 30 segundos.
  • Hibridación de los cebadores: se van a pegar los cebadores a las regiones concretas. Aproximadamente 30 segundos
  • Elongación por la ADN polimerasa: la encima va a copiar el fragmento de interés. Aproximadamente 30 segundos

El proceso completo dura aproximadamente dos horas.

detección coronavirus

En realidad, en el caso del diagnóstico del COVID-19 lo que se hace no es una PCR clásica, sino una PCR a tiempo real con transcripción inversa (“Real-time RT (reverse transcription)-PCR”). Os explicamos paso por paso qué se hace y así desglosaremos este nombre tan largo:

¿Qué pasos hay que dar?

  1. Extracción del ARN: utilizamos diferentes kits comerciales que permiten la extracción del ARN.
  2. Convertir el ARN en ADN: hemos dicho que la PCR sirve para amplificar ADN y que el coronavirus tiene como material genético ARN, por lo que tendemos que convertir el RNA en ADN complementario. Este paso se conoce con transcripción inversa (reverse transcription).
  3. Una vez tenemos el ADN realizaremos la PCR. Se han diseñado distintos cebadores para amplificar diferentes fragmentos del virus. Como hemos comentado antes no es una PCR clásica, sino una PCR a tiempo real.

* Nota: ¿Qué quiere decir “a tiempo real”? Normalmente, se establece un umbral de amplificación, por encima del cual sabemos que en la muestra estaba el fragmento de interés y ha sido copiado. Al ser a tiempo real, después de cada ciclo de la PCR veremos si la muestra cruza o no ese umbral. Al saber en que ciclo exacto la muestra ha superado el umbral, podemos tener una medida cuantitativa: cuanto antes pasa el umbral (menor ciclo), más fragmento de ADN de partida había en la muestra inicial.

test-covid19

Como el material genético del virus es distinto de nuestro material genético, si una persona está sana, en su muestra no podrá copiarse el fragmento y por lo tanto no lo veremos: resultado negativo. Pero si la persona está contagiada del SARS-CoV-2, tras la PCR se habrán generado millones de copias del fragmento del virus y podremos detectarlo: resultado positivo.

Siempre necesitamos incorporar controles (tanto positivos como negativos) para estar seguros que la técnica ha funcionado y que todo se ha llevado a cabo correctamente.

  • ELISA para la detección de proteínas: los llamados “test rápidos”

En este caso mediante esta técnica conocida como ELISA podemos detectar proteínas. Por lo tanto, teniendo en cuenta lo que hemos hablado en la introducción, podremos buscar dos tipos de proteínas: las proteínas (también llamadas antígenos) del virus o los anticuerpos (son proteínas) generados por el hospedador para defenderse del virus.

En ambos casos la técnica es similar, lo único que cambia es la muestra que vamos a utilizar. Es la misma técnica que se emplea en los test de orina de embarazo (en ese caso se detecta la proteína gonadotropina coriónica que se produce cuando una mujer está embarazada).

test-covid19Básicamente se basa en un dispositivo (un chip) que tiene pegados en una superficie (papel) anticuerpos que reconocen a la proteína de estudio. Cuando la reconocen, se va a producir una reacción colorimétrica y aparece una bandita de color. Siempre tienen un control positivo, para saber que el proceso se ha realizado correctamente.

1) Detección de antígenos del virus. Recordad que los antígenos son las proteínas que nuestro sistema inmune va a reconocer como no propias, puesto que no forman parte de nuestro organismo. En este caso son proteínas del virus. Este test se puede emplear para saber si una persona está infectada en el momento de la prueba.En primer lugar, tomaremos la muestra nasofaríngea mediante una torunda estéril. A continuación, tenemos que extraer las proteínas de esa muestra, para ello se pone la torunda en un tubo donde previamente habíamos puesto una solución que facilita esta extracción y se mezcla bien. De esa mezcla se añaden dos gotas en el chip, en la zona reservada para colocar la muestra (aparece marcada con “S” de inglés sample). La muestra difunde hacia la parte superior del dispositivo y en aproximadamente 10-15 minutos aparece el resultado.

video covid19

Captura de pantalla del vídeo elaborado por el Instituto de Salud Carlos III

Aquí tenéis un vídeo elaborado por el Instituto de Salud Carlos III donde explican muy bien la manera de realizar el test rápido.

2) Detección de anticuerpos generados por el hospedador. En este caso se busca en una muestra de sangre la presencia de anticuerpos generados por nuestro organismo frente a los antígenos del virus. Se pueden detectar dos tipos de anticuerpos: las inmunoglobulinas M (IgM) que generalmente aparece a partir del sexto día de infección o las inmunoglobulinas G (IgG), que aparecen al final de la enfermedad y son las que dotan al sistema inmunitario de “memoria”. Es decir, son las que nos ayudan a tener una respuesta rápida y eficaz en caso de una segunda infección en el futuro.Recalcar que, no tenemos anticuerpos contra el SARS-CoV-2 hasta el sexto día aproximadamente tras el contagio. Por lo que si esta prueba va a utilizarse como método diagnóstico de “estar infectado” (no para saber si ya hemos pasado la enfermedad) hay que tener cuidado a la hora de interpretar el resultado. Un resultado negativo puede ser falso si el contagio se ha producido en los 5-11 días anteriores. Por lo tanto, si el resultado sale positivo el diagnostico es claro, pero si sale negativo y la persona tiene síntomas, habría que hacer la PCR o repetir la prueba pasados unos días. Este test sí que nos valdría para saber si la persona ya ha pasado la enfermedad, aunque en el momento de la prueba ya esté curado (sin virus).La técnica es muy similar a la de la prueba anterior y los resultados se obtienen también en unos 10-15 minutos.

Agradecer a mis compañeras, la Dra. María Elizalde y la estudiante de doctorado María Gárate, su ayuda en la búsqueda de información y la realización de los esquemas.  

REFERENCIAS: Información en general de las diferentes pruebas diagnósticas:

Toma de muestra:

Protocolo diagnóstico RT-PCR:

Genes target del virus para PCR:

Test rápidos:

By | 2020-04-03T07:40:59+00:00 abril 3rd, 2020|Dciencia Medicina, Divulgación, portada, Temas|5 Comments

About the Author:

María Arechederra
Licenciada en Farmacia y Doctora en Bioquímica y Biología Molecular con premio extraordinario por la Universidad Complutense de Madrid. Durante el doctorado realizó estancias de investigación en la Universidad de Pensilvania (EEUU) y en el Instituto de Biología del Desarrollo de Marsella (Francia). Tras obtener el doctorado volvió al Instituto de Biología del Desarrollo de Marsella y actualmente desarrolla su actividad científica en el Centro de Investigación Médica Aplicada (CIMA) en Pamplona. Su investigación se ha centrado en el estudio de nuevos mecanismos epigenéticos implicados en los procesos tumorales y en la identificación de nuevas dianas terapéuticas.

5 Comments

  1. Avatar
    Mateu 2020/04/03 at 10:09 pm - Reply

    Muy buen informe, pero me falta la comparativa de sensibilidad y especificidad de cada sistema. Gracias.

    • María Arechederra
      María Arechederra 2020/04/07 at 9:57 am - Reply

      Hola Mateu,
      Muchas gracias por el comentario. Tienes toda la razón. Decir que dentro de cada sistema hay distintas variables a tener en cuenta y por ejemplo dentro de los test rápidos hay distintas versiones comercializadas. Todo ello impide dar un dato exacto de sensibilidad y especificidad para cada sistema. En el caso de la PCR (Real-time RT-PCR) la sensibilidad y especificidad son altas, pero el dato concreto depende de los primers y sondas que se utilicen. A día de hoy no hay una única versión de esta prueba. Con respecto a los test rápidos hay una gran variabilidad dentro de los que se encuentran actualmente en el mercado. El kit de detección de antígeno que se ha probado en España presenta una sensibilidad muy baja, por debajo del 50%, por ello se descartó su uso. Los kits de detección de anticuerpos que se han probado en España tienen una sensibilidad mayor, entorno al 70% (esta sensibilidad aumenta cuando se realiza a un paciente que lleva más de 10 días con síntomas), pero recordar que en los primeros días tras el contagio la generación de anticuerpos es escasa.
      Un saludo

  2. Avatar
    Guillermo 2020/04/19 at 10:20 pm - Reply

    Excelente Post. Explicativo y de fácil entender. Es importante tener este tipo de explicaciones a mano para lxs que no somos expertos.
    Gracias.
    Felicitaciones a los colaboradores.

  3. Avatar
    Angel 2020/04/26 at 12:15 pm - Reply

    Es de agradecer una explicación como la que has hecho, incluso para las personas no doctas en la metería es muy entendible. Con tanta información en los medios de comunicación no hay nada que se asemeje. Te felicito a ti y a los que han colaborado en este post, es de agradecer, porque permite entender y diferenciar los conceptos.

    • María Arechederra
      María Arechederra 2020/04/26 at 12:25 pm - Reply

      Muchas gracias Angel. Nos alegramos de ser útiles.

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