Cadenas rotas

El suministro de los componentes clave para hacer test PCR pende de un hilo. Un rebrote fuerte o una segunda ola y todo saltará por los aires.

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Muestras preparadas para pasar por un test PCR en el Hospital Puerta de Hierro de Majadahonda.

Si mañana China sufriera un rebrote y dejara de exportar hisopos para atender su propia demanda nacional, todas las estrategias de desescalada, basadas en hacer miles de test PCR diarios para lograr controlar cada posible brote de covid-19, quedarían interrumpidas de inmediato.

En España, en Europa y en el resto del mundo.

Aunque se trata de la parte más sencilla de todas las que componen estos test —un simple bastoncito de plástico coronado con una gasa algodonada o torunda con la que se recoge la muestra nasofaríngea— el desabastecimiento de estos hisopos ya ha provocado crisis en varios países. Cuando Singapur quiso aumentar este mes su capacidad de hacer test desde los 8.000 hasta los 40.000 diarios, se topó de bruces con la falta de hisopos y tuvo que poner a los dentistas del país a fabricarlos en las impresoras que hasta entonces servían para hacer prótesis dentales. A Estados Unidos le pasó lo mismo. Tardó semanas en poder hacer test al ritmo que su descontrolada epidemia requería porque, aunque tenían laboratorios y máquinas preparadas por todo el país, carecían de hisopos suficientes.

Muestras preparadas para pasar por un test PCR en el Hospital Puerta de Hierro de Majadahonda

Muestras preparadas para pasar por un test PCR en el Hospital Puerta de Hierro de Majadahonda.

En nuestro país solamente Cantabria podría seguir avanzando de fase, gracias a que al gobierno regional se le encendió la bombilla y puso a los investigadores de la región a producir hisopos en las impresoras 3D del Instituto de Investigación Valdecilla y la Universidad de Cantabria.

“La Consejería de Sanidad propuso hace dos meses la investigación de las potenciales maneras de poder desarrollar kits para la extracción de muestras y análisis PCR ante una posible rotura de stock, la cual finalmente ha llegado”, explica Juan Pedraja, parte del grupo de ingenieros que en marzo comenzó a trabajar junto a especialistas del servicio de Otorrinolaringología y Microbiología del Hospital Universitario Marqués de Valdecilla.

“Diseñamos un modelo de hisopo desde cero”, dice Pedraja. Tras seis o siete prototipos, lograron un modelo que encaja perfectamente con las necesidades de los laboratorios. Hoy este laboratorio de impresión 3D produce 5.000 hisopos semanales —entre el 10 y el 17 de mayo la región realizó 4.795 test PCR— por lo que Cantabria es actualmente capaz de autoabastecerse por completo de estos bastoncitos.

En España solo Cantabria puede auto-abastecerse de hisopos, un elemento sencillo pero clave para realizar test PCR

Para permitir que cualquiera pudiera seguir sus pasos, pusieron ‘online’ los planos del dispositivo y el proceso de fabricación. A día de hoy los han descargado instituciones de otras CCAA españolas y una veintena de países de los cinco continentes.

Los hisopos son la parte fácil de la ecuación, un instrumento de baja tecnología que cualquier país es capaz de producir. Sin embargo, la necesidad de disponer de ellos inmediatamente hizo al Gobierno español firmar un contrato de 5,1 millones de euros con una asesoría de dudosa reputación a cambio de 700.000 hisopos, es decir, más de siete euros por unidad.

Una bandeja con 94 muestras puede procesarse en 90 minutos

Una bandeja con 94 muestras puede procesarse en 90 minutos.

Pero cada test PCR —siglas de reacción en cadena de la polimerasa, la enzima que logra amplificar la pequeña muestra de genes víricos y que puedan ser detectados— para diagnosticar el covid-19 no se compone de una única pieza sino de una suma de pequeños componentes, no todos tan sencillos de producir como los bastoncillos. Esto hace que la cadena de suministro sea tan frágil que podría saltar por los aires en cualquier momento si la demanda continúa aumentando.

Y va a seguir haciéndolo, porque la única estrategia de cada país ahora mismo es seguir ese “test, test, test” que ordenó la Organización Mundial de la Salud. Pronto, mandatarios de todo el mundo descubrirán que la capacidad de hacer test PCR tiene un límite.

Y este límite no lo marca el dinero, sino la disponibilidad de estos componentes.

La cadena de suministro de componentes para hacer test PCR es tan frágil que podría saltar por los aires si la demanda continúa aumentando

LAS PARTES DE UN TEST PCR

Al servicio de Microbiología del Hospital Puerta de Hierro (Majadahonda, Madrid) apenas les lleva cuatro días hacer las mismas pruebas PCR que toda Cantabria realiza semanalmente. Por suerte cuentan con un robot que hace gran parte del trabajo.

Es un Roche Cobas 6800, uno de los más habituales en los hospitales españoles durante esta crisis y capaz de hacer en teoría hasta 1.400 test diarios. El récord de estas sanitarias está un poquito por debajo, en alrededor de 1.100 determinaciones en 24 horas según Francisca Portero, la responsable del servicio.

Una microbióloga inactiva muestras de virus en la cabina de seguridad

Una microbióloga inactiva muestras de virus en la cabina de seguridad.

Una vez se recogen de la nariz esas muestras nasofaringeas con el palito empieza el test PCR. “Cuando las recibimos en el laboratorio lo primero que hacemos es inactivarla”, dice Portero. Es decir, despojar a la muestra —de la que desconocen si contiene o no el virus SARS-CoV-2 que causa la enfermedad— de su infectividad.

Entre este momento y el resultado positivo o negativo de la prueba pasan casi dos horas en las que Portero y el resto del equipo emplearán varios de estos componentes: Mg2+ o ión de magnesio, nucleótidos dNTPs, enzima transcriptasa inversa o aditivos para mejorar la reacción de la polimerasa.

Parapetada frente a una cabina de seguridad, una de las microbiólogas del Puerta de Hierro emplea un líquido para que el virus deje de ser infeccioso y lo puedan manipular con seguridad. A continuación, lo introduce con una cánula en una placa con 96 pocitos, de los que 94 contienen muestras y dos sirven como control para la máquina, que procesa una de estas bandejas de muestras cada 90 minutos.

Entre el inicio del test y el resultado positivo o negativo pasan casi dos horas en las que se emplean componentes como el ión de magnesio, nucleótidos, enzimas o aditivos para mejorar la reacción en cadena

Introducen la placa en el primer módulo del robot para comenzar el proceso. Lo primero que realiza es la extracción del ARN o ácido ribonucleico del coronavirus.

El SARS-CoV-2 es un virus de ARN, es decir tiene una única cadena de bases moleculares, pero para realizar la PCR se requiere ADN, que como sabemos desde la doble hélice Watson y Crick se compone de dos cadenas entrelazadas de bases (A, T, G y C) por lo que es necesario manipular el material vírico para crear un híbrido llamado ADN complementario, que es amplificado hasta que el robot descubre en la muestra si se repite la secuencia exacta de letras que corresponde al coronavirus que salió de Wuhan.

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La máquina de PCR analiza muestras de ADN de dos cadenas de bases moleculares. El SARS-CoV-2 es un virus de ARN con una única cadena, por lo que hace falta tratarlo para convertirlo en dos.

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Usando un iniciador o ‘primer’ y la enzima transcriptasa inversa es posible crear esta cadena doble de ADN a partir de una única cadena de ARN.

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Así se logra pasar a tener una cadena de ADN que contiene la secuencia genética del virus. Este híbrido se conoce como ADNc o complementario.

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Usando un termociclador o un robot PCR, se usa la enzima polimerasa para amplificar en una reacción en cadena el material genético del virus y producir muchas copias para facilitar su detección.

En el interior del robot, una luz violeta ilumina al brazo mecánico que sube y baja tras el cristal, introduciéndose en cada uno de los agujeros, piqueteando el ácido nucleico y depositándolo en otra placa.

“Lo que hace es romper todas las células que contiene la muestra para liberar el ácido nucleico del virus, que es lo que vamos a amplificar para saber si el virus está presente o no”, explica Portero.

El robot es capaz de realizar 1.400 test PCR diarios

El robot es capaz de realizar 1.400 test PCR diarios.

Tras unos minutos, de la máquina surge una bandeja como de cedés que contiene la placa cuadrada con el ácido nucleico de 94 muestras. El siguiente paso es trasladar esa placa al siguiente módulo para su amplificación genómica.

“Es un PCR a tiempo real, quiere decir que conforme va amplificando se realiza una lectura y el aparato capta esa información”, señala la responsable. “En hora y media tenemos el resultado”.

TANTAS PIEZAS PEQUEÑAS

Este proceso, manual o automatizado, se ha repetido en España más de dos millones de veces desde que el 31 de enero un turista alemán que visitaba La Gomera fuera identificado como el primer positivo por coronavirus.

Cada uno de estos puzzles requiere de muchísimas piezas, y nuestro país no produce casi ninguna de ellas, lo que explica que no fuéramos capaces de aumentar el número de test PCR en los primeros momentos de la crisis hasta el nivel que la situación exigía, pese a que muchos investigadores y laboratorios se ofrecieron al Gobierno para realizar estos diagnósticos.

El gran cuello de botella está particularmente en los kits de extracción del ARN viral, cuya producción mundial está en manos de un puñado de multinacionales

“El factor limitante era la capacidad de producir reactivos de inactivación, disponer de técnicas de extracción por medios propios o de hacer PCR por medios propios o kits comerciales”, explica una fuente ministerial conocedora de la situación. “Eso hizo que no todos pudieran o no se pudieran hacer todos los test que se querrían”.

El gran cuello de botella está particularmente en los kits de extracción del ARN viral. Casi toda la producción está en manos de un puñado de multinacionales como Roche, Thermo Fisher —que está en conversaciones para adquirir Qiagen, otra de las principales productoras— o Promega. En España solo empresas pequeñas como la cordobesa Canvax Biotech fabrican estos productos sobre los que hoy pasan todos los caminos hacia la ‘nueva normalidad’.

La demanda de reactivos se ha multiplicado por 50 desde enero

La demanda de reactivos se ha multiplicado por 50 desde enero.

Hace un par de meses que varias iniciativas se lanzaron a adquirir robots para lograr multiplicar por cuatro la producción de test PCR en España, pero pronto descubrimos que adquirir las mejores máquinas del mercado no es suficiente si careces de alguno de estos pequeños elementos. En Leganés, el Grupo Arquimea organizó una alianza de laboratorios de todo el país para apoyar en la realización de test PCR, pero pronto se vieron ante la dificultad de lograr fungibles para extraer el ARN viral, algo que lograron tras suscribir un acuerdo de suministro garantizado con Thermo Fisher.

“Ha sido muy difícil”, nos explicaba Sofía Alfaro, directora de comunicación de Arquimea. “Lo siguiente fue lograr los fungibles de extracción de ARN, que vienen de Alemania, y en los últimos días ha sido un reto lograr los tunos y los hisopos con los que tomar las muestras”.

TRES TURNOS DE 24/7 NO BASTAN

Gijs Jochems, director general de Promega en España, explica a El Confidencial que “la demanda está siendo impresionante y, como suele ocurrir con la producción, no tienes una capacidad de respuesta inmediata: esto es como los coches, solo fabricas los que se van a vender, no haces una cantidad para dejarla ahí muerta de risa, máxime cuando estamos trabajando con reactivos, que son componentes biológicos y tienen una caducidad”.

En su empresa se han visto obligados a triplicar los turnos para poder producir componentes durante 24 horas al día y los siete días de la semana. Solo hasta el mes de marzo ya han producido los mismos kits que en todo el año pasado. Lo mismo han hecho el resto de empresas del sector.

El cuello de botella está en los kits de extracción de ADN

El cuello de botella está en los kits de extracción de ADN.

“Escalar la producción de enzimas para el análisis no es un problema, de hecho se parece más a hervir sopa”, explica Thomas Theuringer, director de comunicación en Qiagen. “Pero los kits de extracción son más difíciles de escalar porque incluyen muchos productos plásticos y tampones químicos diferentes”.

Desde su oficina en Alcobendas, Jochens coincide en su análisis de la situación. “La producción se escala de manera lineal, pero la demanda está siendo exponencial y se ha desbocado de manera desigual en un tiempo récord”, explica. “Además no siempre dependemos de nosotros mismos, nuestra necesidad de material prima se ha multiplicado por cien, pero las botellas de plástico, por ejemplo, tienen un proveedor”.

En 2019 la media mensual de kits de extracción estaba en 400.000, en abril alcanzamos los siete millones y en octubre llegaremos a 20 millones

Hemos multiplicado nuestra producción por 50”, dice Theuringer. “En 2019, la media mensual de kits de extracción de ARN era de 400.000, en abril alcanzamos los siete millones y en octubre llegaremos a los 20 millones al mes”. Cada uno de estos kits permite hacer un test PCR.

Son números muy grandes, pero la demanda es exponencial. España está realizando alrededor de 45.000 test diarios, lo que al cabo de un mes son más de 1,3 millones de test para un porcentaje muy pequeño de la población mundial. Si en otoño llega esa segunda ola que temen los epidemiólogos y Estados Unidos, Europa y Asia se ponen a hacer test PCR a un nivel mucho mayor que el actual, las cadenas que se romperán no son solo las de ARN sino también las de suministro.

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