El siguiente paso en la batalla contra el coronavirus: un sistema que lo detecta y lo atrapa en el aire

Por Emily Anthes

John Burke, jefe del Departamento de Bomberos de Sandwich, Massachusetts, con un dispositivo diseñado para detectar partículas de coronavirus en el aire (Foto: Thermo Fisher Scientific / New York Times)

El nuevo muestreador de aire de Fisher Scientific puede ayudar a monitorear los patógenos transportados por el aire y significa un interés renovado en la vigilancia de bioaerosoles

Hace una década, cuando el bombero John Burke obtuvo su maestría en manejo de emergencias de atención médica, escribió su tesis sobre planificación para pandemias. Entonces, cuando el coronavirus golpeó la primavera pasada, Burke, ahora el jefe de bomberos en Sandwich, Massachusetts, estaba listo.

“Tenía mi libro de jugadas listo”, dijo Burke.

La prueba del virus era una prioridad máxima, por lo que se conectó con un laboratorio privado para asegurarse de que sus bomberos, que transportaban a los pacientes con coronavirus a los hospitales, pudieran someterse a pruebas con regularidad.

Y luego escuchó que Thermo Fisher Scientific, una empresa de Massachusetts que fabrica equipos y materiales de laboratorio, estaba probando una muestra de aire que podría ayudarlo a detectar partículas de coronavirus en el aire.

Para diciembre, había instalado uno en el pasillo de una estación de bomberos. El dispositivo, del tamaño de un horno tostador, aspiraba aire ambiente y atrapaba partículas de virus en el aire, si es que había alguno, en un cartucho especializado. Cada tarde, un empleado retiraba el cartucho y lo acompañaba al buzón del servicio de mensajería UPS al otro lado de la calle, enviándolo para su análisis de laboratorio.

Antes de que terminara el mes, el muestreador de aire había detectado rastros del virus. Los funcionarios finalmente lo rastrearon hasta un empleado de la ciudad que había estado trabajando en la estación, sin máscara, durante un tranquilo período de vacaciones.

Este miércoles la compañía ha puesto a disposición una prueba de concepto para AerosolSense Sampler de Thermo Fisher Scientific. El dispositivo, dice la empresa, se puede usar para detectar una variedad de patógenos en el aire, incluido el COVID-19. Podría implementarse en hospitales, oficinas, escuelas y otros edificios para monitorear los signos del virus a medida que la sociedad comienza a reabrirse.

El AerosolSense, que se venderá por 4 mil 995 dólares, no es el primer muestreador de aire capaz de capturar el nuevo coronavirus; los científicos han utilizado varios modelos distintos para estudiar el patógeno durante el año pasado. Pero este nuevo dispositivo parece ser más simple y accesible, dijeron los expertos.

“No estoy seguro de que haya algo más en el mercado que sea tan fácil de usar”, dijo Linsey Marr, experta en virus transmitidos por el aire en Virginia Tech. “Esto permitirá la recolección de muestras de aire por casi cualquier persona”.

Es probable que Thermo Fisher Scientific se enfrente a la competencia. La pandemia ha despertado el interés en un área de vigilancia de enfermedades que alguna vez fue un nicho: sacar patógenos de la nada. Los expertos en el campo dicen que se han visto inundados de llamadas y correos electrónicos de empresas, organizaciones y otros laboratorios interesados en desarrollar o utilizar muestreadores de aire para la recolección de coronavirus. (La Dra. Marr está consultando con una compañía, cuyo nombre no pudo revelar, para desarrollar un muestreador de aire que monitorearía el virus en lugares públicos).

Y en noviembre, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa comenzó a solicitar propuestas de investigación para desarrollar un sensor de aire que detecte el coronavirus.

“Hay un gran interés”, dijo John Lednicky, virólogo de la Universidad de Florida.

El enfoque tiene un potencial real, dicen los expertos. Pero también plantea una maraña de cuestiones logísticas, añaden, y debe implementarse con cuidado, con una comprensión clara de lo que la tecnología puede y no puede hacer.

Los muestreadores de aire ya se utilizan ampliamente para detectar una variedad de contaminantes. Pero capturar virus en el ambiente es considerablemente más difícil. Los aerosoles virales son diminutos y componen solo una pequeña fracción de los detritos que flotan en el aire.

“Está buscando una aguja en un pajar en un campo de pajares”, dijo la Dra. Marr.

Eso significa que la mayoría de los muestreadores necesitan inhalar mucho aire para capturar fragmentos de virus, e incluso entonces es posible que no capturen los virus presentes en niveles bajos.

La tecnología está mejorando, dijeron los expertos, pero sigue siendo complicada y requiere mucha mano de obra. “Hay muy pocos lugares que tienen el conocimiento, el equipo y la capacidad de virología para hacer esto correctamente”, dijo el Dr. Lednicky.

El muestreador AerosolSense fue diseñado para ser fácil de usar. El dispositivo extrae aire a un tubo de recolección y lo dirige hacia un cartucho cilíndrico reemplazable. El cartucho, que tiene aproximadamente el tamaño de una jeringa de 10 mililitros, contiene una sustancia patentada similar a una espuma que atrapa las partículas virales.

Después de unas horas, o más, el cartucho se puede sacar de la máquina y enviar a un laboratorio para su análisis. Los técnicos pueden usar PCR, la técnica de reacción en cadena de la polimerasa que subyace en la prueba estándar de referencia del COVID-19, para determinar si hay material genético del virus presente.

Puede tomar uno o dos días recibir los resultados si el cartucho debe enviarse a un laboratorio de terceros, pero los hospitales, universidades y asilos de ancianos, que tienen laboratorios en el lugar, pueden procesar los cartuchos en unas pocas horas, dice Thermo Fisher Scientific.

La empresa también ha realizado “pruebas de viabilidad iniciales” con una prueba de PCR rápida que arroja resultados en 30 minutos. (La prueba la realiza Mesa Biotech, que Thermo Fisher Scientific adquirió recientemente).

Un muestreador de aire en el Centro Médico Memorial de la Universidad de Massachusetts. Aunque el dispositivo parece prometedor, no puede verse como una bala de plata, dijo el jefe Burke (Foto: Thermo Fisher Scientific / New York Times)

Una serie de estudios, realizados en una caja cerrada, en una habitación de 9 por 14 pies y en las habitaciones del hospital de pacientes con contagiados, sugirieron que el muestreador AerosolSense podría capturar el coronavirus incluso cuando está presente en niveles bajos, dijo Kevin Van Den Wymelenberg, quien realizó la investigación y dirige el Centro de Biología y Medio Ambiente Construido de la Universidad de Oregon.

“Estamos seguros de que es lo suficientemente sensible para usarlo en entornos del mundo real con personas positivas para Covid”, dijo.

(La investigación, que aún no se ha publicado en una revista científica, fue financiada por Thermo Fisher Scientific).

Thermo Fisher Scientific también puso a prueba los muestreadores en un hospital de campaña COVID-19 en Worcester, Massachusetts. El hospital instaló los dispositivos en las áreas de atención al paciente, donde se esperaba encontrar el virus, y en las salas de descanso del personal, donde no se encontraba.

“Nuestras zonas frías eran realmente frías”, dijo el Dr. John Broach, médico de emergencias del UMass Memorial Medical Center y director médico del hospital de campaña. “Y nuestra zona caliente tenía una fuerte contaminación, que era de esperar”.

Thermo Fisher Scientific, que se centrará en los hospitales en la primera fase de su implementación, dice que otras instalaciones de atención médica podrían usar los muestreadores para asegurarse de que sus protocolos Covid estén funcionando y que el virus no esté saliendo de las habitaciones de los pacientes.

“Vemos que en las instalaciones se preguntan, ¿son efectivas sus actividades de programación y preselección?” dijo Mark Stevenson, vicepresidente ejecutivo y director de operaciones de Thermo Fisher Scientific. “¿Son adecuados sus procedimientos de limpieza y ventilación? Y en consecuencia, ¿puedo darles a mis pacientes confianza en su visita a la instalación?”.

Por supuesto, detectar el virus en la habitación del hospital de un paciente con COVID-19 es una cosa, dijo Alex Huffman, un científico de aerosoles de la Universidad de Denver: “Es otro paso para entrar en un entorno que probablemente todavía tiene concentraciones mucho más bajas, vigilando un aula o una clínica médica donde no tienes idea de si habrá alguien positivo o no“.

Y un muestreador de aire no es una solución milagrosa, dijo Burke, quien se aseguró de que sus bomberos continuaran usando máscaras, se distanciaran socialmente y se sometieran a pruebas Covid regulares incluso después de que instaló el muestreador de aire.

“No puede ser como un detector de humo en tu casa donde dices, ‘Solo voy a tener la máquina, no voy a hacer nada más, me avisará cuando haya un problema”, dijo.

Todavía no hay muestreadores virales verdaderamente autónomos, todavía requieren que los humanos extraigan y analicen las muestras. Eso lleva tiempo, y significa que los resultados proporcionados por estos muestreadores no son instantáneos en tiempo real, sino retratos compuestos de un edificio durante las dos o 12 o 24 horas anteriores.

Y aunque el análisis de PCR puede revelar si está presente material genético del coronavirus, no puede distinguir entre virus intactos e infecciosos y fragmentos virales que no representan ningún riesgo.

Ninguno de estos inconvenientes es un factor decisivo, dijo la Dra. Marr, quien señaló que aún era útil saber si las partículas del virus en el aire estaban recientemente en un espacio determinado.

“Si lo han detectado en el aire, entonces probablemente se haya emitido muy recientemente”, dijo. “Y estaría dispuesta a apostar que hay algún virus infeccioso ahí”.

Pero los resultados deben interpretarse con cuidado. Un resultado negativo no significa que no haya presencia de virus, simplemente que el muestreador de aire no recogió ninguno.

“Existe una alta probabilidad de falsos negativos, porque los virus se encuentran en concentraciones notoriamente bajas en el aire”, dijo Kristen Coleman, experta en bioaerosoles de la Escuela de Medicina Duke-NUS en Singapur.

Averiguar cómo responder a una muestra positiva podría resultar aún más complicado. “No creo que la respuesta sea simplemente evacuar el edificio”, dijo el Dr. Van Den Wymelenberg.

En cambio, imaginó un conjunto de respuestas más medidas, desde el aumento de las tasas de ventilación hasta las pruebas y el rastreo estratégico, que las organizaciones podrían adoptar cuando encontraran signos del virus.

Pero convencer a los trabajadores de oficina de que un aumento temporal de la ventilación hace que sea seguro entrar en una oficina donde se ha encontrado el virus podría ser difícil de vender. E incluso estas modestas medidas podrían generar preocupaciones sobre la privacidad y la responsabilidad legal.

“He estado hablando con varios propietarios de edificios grandes sobre la vigilancia ambiental en interiores durante esta pandemia, y siempre surge la pregunta de cómo se utilizará esta información y quién es responsable de cualquier aplicación incorrecta de esta”, dijo el Dr. Van Den Wymelenberg.

(El Sr. Burke se aseguró de autorizar el uso del muestreador de aire con los sindicatos locales, que fueron, dijo, “100 por ciento de apoyo”).

Otro enfoque podría ser utilizar el muestreo de aire para una vigilancia a mayor escala. Si las autoridades de salud pública ven un aumento en los niveles virales en una determinada región o vecindario, esto podría ser una señal de advertencia temprana de que se avecina un aumento de nuevos casos de COVID-19, y que los funcionarios deben intensificar sus pruebas y rastreo de contactos.

Los muestreadores de aire fáciles de obtener y de usar también podrían hacer posible que más científicos realicen investigaciones sobre aerosoles virales, dijo el Dr. Huffman.

“En el mediano y largo plazo, creo que tecnología como esta tiene un papel tremendo que desempeñar para continuar impulsando el estado del conocimiento sobre estas cosas, de modo que podamos tomar mejores decisiones que ayuden con otros aerosoles virales, como la influenza y la siguiente pandemia que llegue“, dijo. “Eso no quiere decir que no pueda ayudar ahora, pero creo que su influencia real puede ser aún mayor a medida que avanzamos más y más en el futuro”.

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