En febrero, Chelsea Campbell se autoadministró una prueba de COVID-19 en un centro de pruebas con autoservicio en Atlanta. (Johnathon Kelso/The New York Times)

Atlanta — Hace dos años, cuando azotó la pandemia, Estados Unidos enfrentó una grave escasez de pruebas de COVID-19 confiables. Fue el primer fracaso importante del país en relación con la pandemia, que dejó a ciegas a los especialistas en salud y a la población ante la propagación del coronavirus y permitió que el patógeno circulara sin control por todo el país. Durante una buena parte de 2020, también tuvimos que esperar varias horas sólo para que nos tomaran una muestra y una semana o más para que nos dieran los resultados de la prueba.

Ahora, cientos de millones de pruebas rápidas que puedes usar en casa llegan cada mes al mercado estadounidense. El gobierno federal manda pruebas gratuitas por correo, los estadounidenses comercian en las redes sociales con hisopos para tomar muestras y los niños escupen dentro de tubos de recolección de muestras en las escuelas.

Por lo general, los avances más sobresalientes en la medicina tienen que ver con los tratamientos y las curas, pero la pandemia ha sido un ejemplo práctico de lo importante que es el diagnóstico. Esa es la primera línea de defensa contra una enfermedad: “Hay que saberlo a tiempo y rápido para hacer algo al respecto”, dijo Robert Nobles, vicepresidente de administración de la investigación en la Universidad Emory.

Durante los dos últimos años, un grupo de científicos de la Universidad Emory y de otras instituciones de Atlanta, junto con los Institutos Nacionales de Salud (NIH) y la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA), ha tenido una participación primordial, pero en gran medida discreta, para hacer llegar pruebas de covid a los estadounidenses.

“Somos un equipo para responder a la interrogante de si estas pruebas funcionan”, dijo Wilbur Lam, un pediatra hematólogo y bioingeniero de la Universidad Emory y del Instituto de Tecnología de Georgia. “Prácticamente, lo que hacemos es evaluar las pruebas”.

Lam y más de 200 investigadores —médicos, bioquímicos e ingenieros, entre otros— han trabajado día y noche para acelerar el desarrollo de pruebas nuevas y garantizar que los productos existentes puedan detectar todo un alfabeto de nuevas variantes, incluyendo la ómicron.

El equipo de Atlanta “ha tenido un desempeño de verdad heroico”, aseveró Bruce Tromberg, director del Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería de los Institutos Nacionales de Salud.

El desarrollo de pruebas nuevas, sobre todo las diseñadas para que las use un consumidor promedio, es algo muy delicado y la labor que ha realizado el equipo de Atlanta ilustra todo el trabajo meticuloso que se requiere para que salgan bien. El quehacer de este equipo también nos ofrece un modelo que podría ayudarnos a estar mejor preparados para futuras pandemias y dar paso a una nueva era de diagnósticos que se puedan realizar en casa para todo tipo de enfermedades.

“Lo que descubrimos a lo largo de la pandemia, y que hemos creado debido a la emergencia, es un nuevo mecanismo para llevar con mayor rapidez muchas de estas tecnologías de las fórmulas químicas al laboratorio y luego al paciente”, dijo Tromberg.

Sarah Hernández comienza a preparar las muestras para las pruebas PCR y la secuenciación en una cabina de bioseguridad en el Laboratorio Waggoner de la Universidad de Emory. (Johnathon Kelso/The New York Times)

Una mañana lluviosa de febrero, Simeon Shelton, de 15 años, estaba sentado en el auto de su madre en el estacionamiento de una iglesia en Atlanta, sintiéndose congestionado y adolorido. Había llegado al sitio de pruebas que tenía servicio en el auto para realizarse una prueba PCR normal, pero le llamó la atención que se acercara un investigador para preguntarle si le gustaría ayudar a los científicos a evaluar una nueva prueba de covid.

A Simeon le entusiasmó mucho la idea de ayudar. Así que se sentó en el asiento del copiloto con un hisopo nasal, un cartucho de plástico para pruebas y un tubo de ensayo lleno de líquido acomodados en una charola que le pusieron sobre el regazo. Leyó las instrucciones y, con mucho cuidado, hizo girar el hisopo dentro de cada fosa nasal. “Como que tenía miedo de echarlo a perder”, comentó después.

Pero había sido fácil seguir las instrucciones, le dijo al investigador que estaba de pie junto a la ventanilla, y sus resultados llegaron en 15 minutos: negativo.

Ese estudio, que fue parte de una iniciativa coordinada con el fin de hacer llegar más pruebas de covid a los anaqueles de las farmacias, le ayudaría a la FDA a decidir si debía autorizar o no el producto, que ya está disponible en el extranjero.

“El propósito es hacer que esas pruebas lleguen al mercado estadounidense”, dijo Lam. “Pero primero hay que hacer una parada técnica en Atlanta”.

Lam es un hombre delgado y vivaracho que usa gafas de armazón negro y posee una energía jovial que inunda cualquier lugar al que entra. Cuando estaba en la escuela de posgrado, las terribles infecciones de oídos que padecía su hijo lo motivaron, a él y a uno de sus colegas, a inventar un accesorio para teléfonos inteligentes que les permitiera a los padres tomar fotografías de los tímpanos de sus hijos y enviárselas a los médicos para que pudieran diagnosticar infecciones a distancia.

En 2018, Lam, junto con otros dos compañeros, Oliver Brand, un ingeniero del Instituto de Tecnología de Georgia, y Greg Martin, un médico neumólogo e intensivista de la Universidad Emory, fundó un centro de investigación para diagnósticos. La misión del Centro para el Desarrollo de Tecnologías Diseñadas con Microsistemas para Puntos de Atención Médica de Atlanta era ayudar a las empresas, a los científicos y a los inventores a desarrollar aparatos de diagnóstico de alta tecnología que se pudieran usar fuera del laboratorio.

Una prueba de covid BinaxNOW en un laboratorio de patología clínica de la Universidad de Emory. (Johnathon Kelso/The New York Times)

De izquierda a derecha: Oliver Brand, Wilbur Lam y Greg Martin, que juntos crearon el Centro para el Desarrollo de Tecnologías Diseñadas con Microsistemas para Puntos de Atención Médica de Atlanta. (Johnathon Kelso/The New York Times)

Este centro, financiado por los NIH —una colaboración entre la Universidad Emory, el Instituto de Tecnología de Georgia y el Centro de Atención Médica Pediátrica de Atlanta—, había estado abierto apenas un año cuando llegó la covid. “Creo que en ese momento estábamos especialmente preparados para intentar ayudar”, señaló Lam.

Eso mismo pensaron los NIH, que estaban trabajando muy de cerca con los investigadores de Atlanta. Así que la agencia reclutó a este centro para que tuviera una participación de gran importancia en un nuevo proyecto que los NIH iniciaron en la primavera de 2020: el programa de Diagnóstico Rápido (o RADx, por su sigla en inglés), que pretendía ayudar a los desarrolladores de pruebas de covid a perfeccionar, comercializar y aumentar la disponibilidad de sus productos.

Llegaron cientos de solicitudes. “Había muchísimas personas que nos decían: ‘Tenemos esta idea genial; otórguennos fondos’”, dijo Tromberg, quien dirige la sección de desarrollo de pruebas del RADx. “¿Cómo saber si de verdad sirven?”.

El equipo de Atlanta tenía la tarea de contestar esa pregunta.

Una tarde reciente, Leda Bassit y Anuradha Rao, virólogas de la Universidad Emory, demostraron el proceso en un silencioso laboratorio en un segundo piso, donde, sobre una mesa de laboratorio, había una gama de tiras y cartuchos para pruebas caseras. Al principio de la pandemia, las dos mujeres se hicieron amigas muy rápido después de pasar varios días en el laboratorio de bioseguridad nivel 3 (BSL-3, por su sigla en inglés), vestidas con equipo de protección personal, cultivando coronavirus vivo para usarlo en la evaluación de pruebas. “Trabajamos mucho en el BSL-3″, comentó Bassit. “Ahí pasamos muchísimas horas”.

Pero durante los últimos dos años, el equipo acumuló decenas de miles de muestras de pacientes en la “reserva de congeladores”, una pequeña habitación sin ventanas ubicada en el sótano, donde están dispuestas varias filas de aparatos de congelación con escarcha que se conservan a 80 grados Celsius bajo cero y bautizados con nombres de personajes del universo Marvel o de la serie de televisión Schitt’s Creek.

Ahora, los científicos suelen fabricar compuestos virales altamente concentrados a partir de muestras de pacientes que salen, en una ráfaga de aire helado, de “Wolverine” o “David Rose”.

A fin de evaluar la sensibilidad de cada producto, lo prueban con muestras virales de diversas concentraciones, usando los mismos elementos que recibirían los consumidores y siguiendo las mismas instrucciones.

Con un hisopo nasal en una mano enguantada y una pipeta en la otra, Bassit extrajo un poco de solución vírica concentrada de un pequeño tubo de ensayo azul y la expulsó suavemente sobre el hisopo. Hizo girar el hisopo en un tubo que contenía un tampón líquido y luego añadió una fina tira reactiva al tubo, colocándola al lado del hisopo. En cuestión de minutos, dos líneas rosas brillaron en la tira: era positivo.

Los científicos repitieron este proceso una y otra vez, a veces 75 u 80 veces por producto, fotografiando y registrando cada resultado. Las pruebas más sensibles daban positivo incluso cuando el virus estaba muy diluido; las menos sensibles solo detectaban el virus en las concentraciones más altas.

Un investigador del Centro para el Desarrollo de Tecnologías Diseñadas con Microsistemas para Puntos de Atención Médica de Atlanta registra a los voluntarios del estudio en un centro de pruebas de conducción de la ciudad. (Johnathon Kelso/The New York Times)

Los productos que funcionaban bien en el laboratorio eran evaluados en los centros locales de pruebas covid —como el del estacionamiento de la iglesia— donde la gente podía ofrecerse como voluntaria para proporcionar más muestras. “Así evaluábamos las pruebas más recientes”, explicó Lam.

No todas las pruebas funcionaban; por ejemplo, algunas pruebas con saliva no detectaron muchas de las infecciones reales. “Entonces se pasó al tipo de muestra tomada de la nariz, el cual funcionó de maravilla”, dijo Julie Sullivan, directora de operaciones del programa RADx de Atlanta.

Los científicos también evaluaban la facilidad de uso de cada producto. “Hay que asegurarse de que nada requiera demasiada fuerza, asegurarse de que sea fácil de agarrar, de asegurar”, dijo Sarah Farmer, directora gerente del HomeLab de Georgia Tech. “Hay que simplificarlo en la medida de lo posible, reducir los pasos cuando sea posible”.

Maxim Biomedical, una empresa con sede en Maryland que fabrica una prueba rápida de antígenos, añadió un soporte para el tubo de ensayo después de que los investigadores se dieran cuenta de que los usuarios no podían dejar el tubo de fondo redondo lleno de líquido sobre una mesa. “Sus datos han desempeñado un papel importante en el desarrollo y la optimización de la prueba”, aseguró Jonathan Maa, director de operaciones de la empresa. (La empresa espera utilizar lo aprendido para diseñar otras pruebas de fácil uso para los consumidores, dijo).

Para identificar las pruebas que podrían incrementarse rápidamente, los investigadores también calificaron la “preparación tecnológica” de cada prueba. Algunos dispositivos basados en el aliento, por lo demás prometedores, obtuvieron malos resultados en esta medida. “Cuando los examinamos, realmente no estaban lo suficientemente maduros para tener éxito”, dijo Martin.

También desmontaron cada prueba para buscar posibles problemas de fabricación. Algunos productos parecían chapuceros, con piezas pegadas con goma, mientras que otros eran demasiado complejos para ser producidos por millones. “Vimos pruebas que intentaban reducir todo el laboratorio, básicamente, en un factor de forma muy, muy pequeño”, dijo Brand. “Desde el punto de vista de la ingeniería, increíble”. Pero, añadió, “no se puede hacer eso a gran escala”.

Las empresas suelen ajustar sus productos en respuesta a los informes de los científicos. El equipo de Atlanta a menudo “dio la información clave a las empresas que les permitió cambiar sus plataformas y hacerlas realmente exitosas”, dijo Tromberg.

Para fines del año 2020, la FDA había autorizado varias pruebas que habían aprobado las evaluaciones de Atlanta, entre ellas la primera prueba casera de venta libre elaborada por la empresa australiana Ellume.

“Creímos que nuestro trabajo había terminado”, dijo Lam. Pero luego apareció la variante alfa y “tuvimos que volver a empezar”.

Muestras congeladas en un laboratorio de bioquímica en Emory. (Johnathon Kelso/The New York Times)

Una prueba rápida de antígeno de Maxim Biomedical que contiene una muestra de ómicron. (Johnathon Kelso/The New York Times)

Las pruebas de covid buscan pequeños fragmentos del virus. Por ejemplo, es común que las pruebas de antígenos contengan anticuerpos que se adhieren a las proteínas, o antígenos, que hay en la superficie del virus.

Pero las mutaciones del virus pueden cambiar la forma de estas proteínas y dificultar la adhesión de los anticuerpos, lo que produce falsos negativos. Así que, en enero de 2021, los investigadores de Atlanta comenzaron a trabajar con los NIH y la FDA con el propósito de evaluar el desempeño de decenas de productos ya autorizados con las nuevas variantes. “En determinado momento, estábamos realizando evaluaciones con 11 variantes diferentes”, comentó Rao. “Trabajábamos sin parar”.

Los experimentos de laboratorio suscitaron inicialmente inquietudes sobre la sensibilidad de algunas pruebas de antígenos con la variante ómicron, pero las pruebas parecen funcionar mejor en el mundo real que en el laboratorio, dijo Lam.

Los científicos están preparados para repetir el proceso en caso de que una nueva variante suponga un problema. “Como la Guardia Nacional”, dijo Lam. “Están en reserva”.

Desde el otoño, cuando el gobierno de Joe Biden anunció sus planes de facilitar a la población el acceso a las pruebas caseras, los científicos también han estado ayudando a que sea más rápida la autorización que otorga la FDA a los productos que pueden fabricarse en grandes volúmenes, entre ellos las pruebas de Siemens y SD Biosensor.

Este trabajo ha sido “crucial”, según Michael Mina, epidemiólogo retirado de Harvard y actual director científico de eMed, que vende pruebas caseras. Por lo general, los desarrolladores de pruebas tienen que recopilar sus propios datos y seguir el proceso de regulación.

Pero los científicos de Atlanta y el gobierno federal han creado un modelo mejor y más ágil, dijo: una forma sistemática de que una parte independiente examine los productos, garantizando su calidad, y acelere la aprobación de los que pasen el examen, para que lleguen a manos de los consumidores con mayor rapidez. “Es un nuevo enfoque que Estados Unidos podría adoptar en la evaluación de las herramientas de diagnóstico”, dijo Mina.

El programa RADx ha apoyado a 29 fabricantes que han recibido 40 autorizaciones de la FDA para pruebas de covid, entre ellas siete productos de venta libre; y todas han sido evaluadas por el equipo de Atlanta.

“Es indudable que el programa RADx ha acelerado el desarrollo de la categoría de los diagnósticos caseros”, escribió en un correo electrónico Sean Parsons, director general de Ellume. “El programa ha impulsado un avance de años en innovación y desarrollo”.

Eric Ortlund, un bioquímico de Emory que está estudiando qué variantes futuras del virus podrían eludir la detección con las pruebas de covid. (Johnathon Kelso/The New York Times)

Los científicos de Atlanta también han abordado las preguntas básicas de investigación, como si los niños pueden tomar sus propias muestras con el hisopo de manera segura (sí pueden hacerlo) y si la población debe tomar muestras de la garganta y no de la nariz (no debe hacerlo).

Ahora, algunos bioquímicos del equipo están previendo el futuro. Estos desarrollaron un método que programa a las células humanas para que generen antígenos virales con cada posible mutación. Todas las células despliegan en su superficie una versión del antígeno con alguna mutación en particular.

Luego, los investigadores pueden añadir a este conjunto de células uno de los anticuerpos usados en las pruebas comerciales, junto con un marcador fosforescente que se pegue al anticuerpo. Las células que produzcan las señales fosforescentes más débiles no se han pegado con firmeza al anticuerpo, lo cual indica que tienen mutaciones que harán que el virus sea más difícil de detectar con las pruebas de covid que usen ese anticuerpo.

“Podemos realizar experimentos de adherencia en todas las variantes de manera simultánea”, dijo el bioquímico de la Universidad Emory Eric Ortlund, agitando en el aire una tabla con un código de colores que explica la manera en que cada posible mutación de un gen puede afectar el resultado de una prueba que use un anticuerpo determinado. “Ahora cuentan con un mapa que puede predecir el efecto de cualquier mutación que aparezca en el futuro”.

Este método —mismo que el equipo tiene la esperanza de aplicar a otros virus, como el de la influenza— también podría ayudar a que las empresas diseñen pruebas más rigurosas desde un principio, seleccionando anticuerpos que tengan menos probabilidades de quedar inutilizados por unas pequeñas mutaciones.

Algunos fabricantes de pruebas ya están ampliando su oferta; Ellume y Quidel, entre otros, han recibido financiación de los NIH para añadir la detección de la gripe a sus pruebas de antígenos.

Y algunas de las tecnologías que no llegaron al mercado, como los diagnósticos basados en el aliento, recibieron comentarios e inversiones que podrían acelerar su desarrollo, dijeron los investigadores de Atlanta. “Ahora podrían tener una ventaja para la próxima pandemia”, dijo Brand.

O, como dijo Lam, “piensen en todas las cosas que salieron de la NASA al intentar llegar a la Luna”.

Emily Anthes es reportera de The New York Times; se enfoca en ciencia y salud y cubre temas como la pandemia de coronavirus, las vacunas, las pruebas para el virus y el covid en niños.