Modular Ultrasonic Lysis System for Rapid Nucleic Acid Extraction and Sample Transfer of Bacillus Spores

Sistema modular de lisis ultrasónica para la extracción rápida de ácido nucleico y la transferencia de muestras de esporas de bacilo

Este documento describe el diseño, el funcionamiento y el uso de un sistema modular ultrasónico destinado a la extracción y fragmentación rápida de ADN de organismos microbianos después de la recolección de muestras en el campo. La evaluación por PCR de los extractos de ADN reveló que el sistema puede alterar las esporas de Bacillus atrophaeus, un simulador de Bacillus anthracis, en menos de 1 minuto, proporcionando un rendimiento de ADN equivalente al de un método comercial de extracción de ácido nucleico. La simulación de la transferencia de un área contaminada a un área segura confirmó que la muestra permaneció confinada dentro del módulo mientras que la superficie exterior se puede descontaminar por inmersión en una solución desinfectante.

Introducción

El Bacillus anthracis es el agente causal de la enfermedad del ántrax y fue clasificado por los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades en la categoría A de agentes biológicos de alta prioridad [1]. B. anthracis forma estructuras endoscópicas latentes (esporas) para sobrevivir en ambientes hostiles durante largos períodos de tiempo. Se ha estimado que la liberación de 100 kg de esporas de ántrax en aerosol en un área metropolitana podría causar entre 130.000 y 3 millones de muertes en condiciones ambientales favorables [2]. Por lo tanto, la rápida detección de las esporas de B. anthracis es crucial para la salud pública o la gestión de las reservas de vida en un sitio contaminado.

Antes de la detección de los agentes bioterroristas, normalmente se requieren una serie de pasos que implican la recogida de muestras, la desinfección y el transporte, así como la concentración y la purificación del analito objetivo [3,4]. Estos pasos pueden complicar el proceso de detección y hacer que las pruebas in situ sean engorrosas. Además, la lisis sensible y los equipos de detección son a menudo incompatibles con los procedimientos de descontaminación que siguen al despliegue en el campo. Por estas razones, los equipos de primera intervención que inspeccionan una zona potencialmente contaminada suelen realizar una evaluación de los riesgos en lugar de un análisis a fondo, y las muestras recogidas en el lugar de los hechos se transfieren preferentemente a un entorno seguro equipado con cabinas de seguridad biológica para su análisis e investigación de seguimiento [4,5]. El trabajo que se presenta en este documento responde a esta tarea: ideamos un módulo de lisis ultrasónica fluida (FULM) para recoger muestras sobre el terreno y llevarlas a un laboratorio designado para su posterior procesamiento con un paso intermedio de descontaminación.

La sonicación ha recibido cada vez más atención en el desarrollo de instrumentación portátil para el punto de atención, ya que promueve la extracción de ácidos nucleicos de esporas de bacterias u otras formas microbianas de manera oportuna y tecnológicamente conveniente [6-11].