Si mencionamos el nombre «Sherlock», la imaginación colectiva hace una asociación rápida con esta palabra y viaja casi invariablemente a la neblina londinense y al número 221B de Baker Street. Entonces, visualiza una pipa, una lupa y una capacidad de deducción sobrehumana capaz de revelar los detalles más imperceptibles. Sin embargo, en el mundo de la biología molecular contemporánea, SHERLOCK ni lleva gabardina, ni es un personaje de ficción. Es es el acrónimo de Specific High-sensitivity Enzymatic Reporter unLOCKing (Desbloqueo de reportero enzimático de alta sensibilidad específico, en español). una herramienta de diagnóstico tan precisa que haría sentir orgulloso al mismísimo Arthur Conan Doyle y que pretende revolucionar el mundo de los biosensores. Esta, aunque carece de look detectivesco, comparte con Holmes su propósito fundamental: encontrar al «culpable», ya sea un virus, una bacteria o una mutación, con una precisión absoluta y en tiempo récord en la escena del crimen más compleja que existe nuestro propio entorno.

SHERLOCK no apareció de la nada; está estrechamente emparentada con la famosa revolución de la edición genética CRISPR. Su desarrollo se basa en el uso de la proteína Cas13. Puede que para algunos este nombre no evoque nada, para otros la asociación con Cas9 su pariente más célebre, es inevitable. Cas9, a menudo es descrita como las «tijeras moleculares» asociadas a la tecnología CRISPR, ha revolucionado la ingeniería genética al permitir cortar y editar el ADN con precisión quirúrgica. En este caso, el paralelismo es patente, si imaginamos a Cas9 como un cirujano que opera y repara, en SHERLOCK, Cas 13, la prima lejana menos conocida, actúa estrictamente como un detective. Mientras la primera busca un objetivo para modificarlo, la segunda lo busca para delatarlo. Y, es precisamente en este cambio de protagonista, donde reside la genialidad del método.

La proteína Cas13 presenta dos características biológicas extraordinarias que la convierten en el sensor perfecto, diferenciándola radicalmente de la Cas9. En primer lugar, tiene una afinidad específica por el ARN, no por el ADN. Esto es crucial porque muchos de los villanos más buscados de la salud global, como el virus del SARS-CoV-2, el Zika, el Dengue o la Gripe, son virus de ARN. Detectarlos directamente, sin necesidad de convertirlos primero a ADN (como hacen las PCR tradicionales), simplifica enormemente el proceso. Pero la verdadera genialidad de SHERLOCK, su «método deductivo», reside en la segunda característica de la Cas13: la actividad colateral (o trans-cleavage).

Imaginemos la escena: programamos a nuestra proteína detective con un «retrato robot» del criminal. Este retrato es el ARN guía, una secuencia genética sintética que es la copia complementaria exacta de un fragmento del virus que queremos cazar. Cuando la mezcla se introduce en la muestra del paciente, la Cas13 patrulla buscando esa coincidencia. En el momento en que el ARN guía se acopla al material genético del patógeno, ocurre un cambio dramático. La estructura tridimensional de la proteína sufre una transformación, un cambio conformacional que activa su centro catalítico. Si fuera Cas9, haría un corte limpio y se detendría. Pero la Cas13, al encontrar a su presa, en el “calor del momento”, se vuelve, en términos bioquímicos, promiscua. Esto quiere decir que, una vez activada por la interacción con la secuencia diana, no solo corta dicha diana, sino que comienza a degradar de forma masiva y veloz cualquier molécula de ARN de cadena sencilla que encuentre a su alrededor. A primera vista, este comportamiento caótico y destructivo podría parecer un error de la naturaleza o un defecto de diseño. ¿De qué sirve un detective que, tras encontrar al culpable, empieza a destrozar la habitación? Sin embargo, este aparente defecto en el mecanismo ha permitido desarrolla el sistema de alerta más sensible jamás diseñado.

Para aprovechar este caos controlado, los científicos introducen en la reacción un tercer elemento: la molécula reportera. Pensemos en ella como un cable de alarma, este es una pequeña cadena de ARN posee en un extremo, un emisor de señal (una molécula fluorescente) y, en el otro, un bloqueador (o quencher) que impide que la luz se vea mientras el cable está intacto permitiendo su interacción. En una muestra sana, donde no está, por ejemplo el virus que queremos detectar, la Cas13 permanece dormida, el cable reportero sigue intacto y el bloqueador mantiene la oscuridad. No hay señal. Sin embargo, si el virus está presente, la secuencia de eventos es imparable: la Cas13 reconoce al enemigo, se activa su actividad colateral y, comienza a realizar cortes indiscriminados donde tijeretea las miles de moléculas reporteras que flotan a su alrededor. Al romper la cadena que unía al emisor con el bloqueador, la señal fluorescente se libera. De repente, la muestra brilla. Este mecanismo permite una amplificación de señal brutal: una sola detección del virus desencadena miles de cortes en los reporteros, haciendo que incluso una cantidad ínfima de patógeno sea visible para el ojo humano o detectada por instrumentos sencillos. Es la amplificación de la evidencia llevada al extremo: una sola pista delata todo el crimen.

La belleza de SHERLOCK, que es mucha, no es solo bioquímica, sino también práctica. La lectura del resultado no requiere necesariamente microscopios de fluorescencia costosos. El equipo de científicos ha adaptado el sistema para que funcione en tiras de papel, similares a las pruebas de embarazo, utilizando un sistema de flujo lateral. Si la molécula reportera es cortada, aparece una banda en dicha tira. Esto significa que podemos tener diagnósticos de alta sensibilidad, comparables a los obtenido en un laboratorio, por un precio inferior al de un café por prueba, sin necesidad de electricidad ni de personal altamente cualificado, y todo a un rango de temperatura cercana a la corporal. Además, el campo de aplicación de este detective molecular es amplio. Durante la pandemia de COVID-19, demostró su valía permitiendo diagnósticos rápidos y eficaces pero su «cartera de clientes» va mucho más allá de los virus. En oncología, se está utilizando para realizar biopsias líquidas. Es capaz de detectar mutaciones puntuales en el ADN que circulan en la sangre del paciente, distinguiendo cambios de una sola letra en el código genético que diferencian una célula sana de una tumoral. También es una herramienta prometedora en la lucha contra la resistencia a los antibióticos, permitiendo conocer en minutos si una bacteria posee genes de resistencia y ajustar el tratamiento antes de que sea tarde. Incluso en la agricultura, se puede emplear para detectar patógenos que devastan cultivos antes de que las plantas muestren síntomas visibles, permitiendo salvar cosechas enteras.

SHERLOCK representa un paso de gigante hacia la democratización diagnóstica y cumple con la máxima más famosa de su homónimo literario: «Una vez descartado lo imposible, lo que queda, por improbable que parezca, debe ser la verdad». SHERLOCK descarta el ruido biológico y, mediante un destello de luz fluorescente, nos revela la verdad molecular escondida en nuestras células. Es, simplemente, elemental… y brillante.

AUTORA Cristina Yunta Yanes