Mientras el mundo todavía procesa las lecciones que dejó el COVID-19, un equipo del Instituto Weizmann desarrolló una biochip capaz de anticiparse a la próxima pandemia: una plataforma que permite analizar en tiempo récord cómo responde el sistema inmune a un virus y acelerar el diseño de tratamientos y vacunas.
La herramienta comenzó a gestarse en el 2020, cuando todo el mundo intentaba entender el nuevo coronavirus. En ese contexto, el profesor Roy Bar-Ziv y su equipo advirtieron que tecnologías que ya estaban desarrollando en su laboratorio podían adaptarse para estudiar virus y ofrecer respuestas mucho más rápidas frente a futuras amenazas.
Un biochip genéticamente programado
El resultado es un biochip genéticamente programado y libre de células, capaz de sintetizar, mapear y testear proteínas de forma rápida. Eso permite observar cómo interactúan los anticuerpos con distintos virus, identificar qué fragmentos virales reconocen y medir con qué fuerza se unen a ellos.
A diferencia de los métodos convencionales, que requieren producir y purificar cada proteína viral por separado —un proceso que puede tardar semanas—, este chip es autosuficiente. «No necesitamos cultivar ni purificar nada de antemano: cada punto del chip fabrica su propia proteína», explicó la doctora Aurore Dupin, parte del equipo del profesor Roy Bar-Ziv.
Sobre esa ventaja operativa, la doctora Shirley Daube, quien lideró el desarrollo, añade: «Muchos laboratorios utilizan canales de fluidos en miniatura que aceleran las pruebas, pero esos sistemas son complejos y dependen de bombas y tubos precisos. Nuestro método no requiere nada de eso y puede adaptarse rápidamente a un nuevo virus».
El chip contiene parches de ADN con las instrucciones genéticas de diferentes variantes del virus (como Delta u Omicron). Al añadir una mezcla de moléculas biológicas, el ADN se traduce directamente en proteínas sobre la superficie de silicio. Con apenas una gota de suero humano, el dispositivo puede revelar la «huella inmunológica» de una persona frente a docenas de objetivos virales simultáneamente.
Resultados más allá del test estándar
El sistema no solo dice si hay anticuerpos presentes, sino qué tan fuertes son. «Medir la afinidad con la que un anticuerpo se une a su objetivo nos da resultados cuantificables en lugar de una simple respuesta de sí o no», señaló otros de los integrantes del equipo, el doctor Ohad Vonshak.
De hecho, en las pruebas comparativas de los expertos del Instituto Weizmann, el biochip detectó actividad de anticuerpos que los tests estándar (como el ELISA) no lograron identificar.
Esta precisión permite entender por qué ciertas variantes logran evadir las defensas de algunas personas y no de otras, facilitando la creación de tratamientos personalizados. «Vimos firmas inmunitarias únicas de persona a persona», señaló Bar-Ziv.
«Algunos tenían anticuerpos contra la variante original de Wuhan pero no contra Delta u Omicron. Como el chip nos ayuda a comprender en profundidad las respuestas de diferentes personas, también podemos saber si los cambios en una nueva variante podrían hacer que sus anticuerpos sean menos efectivos».
El futuro de la respuesta pandémica
El potencial de esta tecnología va más allá del análisis. El equipo ya demostró que puede recrear la interacción entre la proteína spike del coronavirus y el receptor humano ACE2 directamente en el chip. Eso lo convierte en el banco de pruebas ideal para cribar fármacos: si una sustancia bloquea esa unión en el chip, es una candidata firme para convertirse en medicamento.
«Muchas medicinas hoy se basan en anticuerpos», apuntó Daube. «Si uno se une perfectamente al virus, puede bloquear la infección. Nuestro sistema podría usarse para encontrar esos candidatos mucho más rápido».
De cara al futuro, el profesor Bar-Ziv visualiza una integración con la inteligencia artificial. El chip podría fabricar y testear secuencias de anticuerpos diseñadas por computadora en tiempos récord, acelerando la precisión de los diseños médicos.
«Podemos usar el chip para analizar secuencias de anticuerpos diseñadas en una computadora y probar sus propiedades con un tiempo de respuesta muy corto. El chip puede hacer que el proceso de diseño de la IA sea más rápido y preciso», aseguró.
El académico israelí dijo que, «si mañana surge un nuevo brote, podríamos tomar la secuencia genética de ese virus, producir sus proteínas en el chip y probar anticuerpos de inmediato». En esencia, concluyó Bar-Ziv, se trata de «una herramienta de preparación para un mundo que ya no puede permitirse esperar meses por una respuesta».
Para saber más sobre la investigación, sus resultados se publicaron en la revista especializada Nature Nanotechnology.
