Nanoswitches para monitorear el estado de salud
Una de las principales metas de la innovación tecnológica en dispositivos médicos es la prevención de las enfermedades. Por ello en biotecnología, los investigadores se encuentran interesados en ciertas uniones como el de las proteínas, cuando el ADN se hibrida. Esas interacciones que hacen que la vida funcione. En la ingeniería de ADN están desarrollando herramientas de nanoescala conocidas como nanoswitches, que podrían ser clave para realizar pruebas de fácil acceso, rápidas y más sensibles para permitir la detección temprana de enfermedades, así como las variabilidades genéticas.
“Determinar qué moléculas interactúan y medir la fuerza de estas interacciones es fundamental para muchas áreas de investigación, desde la creación de fármacos hasta la comprensión de mecanismos subyacentes a la enfermedad”, dice Wesley P. Wong, biofísico del Hospital de Boston Children’s.
La plataforma NLISA, que significa nanoswitch-linked immunosorbent, anteriormente usada para el descubrimiento de fármacos y la medida de interacciones bioquímicas, se está utilizando para la rápida y específica detección de proteínas, como recientemente se informó en un documento de Proceedings of the National Academy of Sciences.
Las herramientas a nanoescala llamados nanoconmutadoes podrían ser clave para realizar pruebas más fáciles, rápidas y baratas que puedan permitir la detección de alta fidelidad de biomarcadores que indican la presencia de diferentes enfermedades, cepas virales e incluso variabilidad genética tan particulares como la de una mutación de un solo gen.
«Una aplicación crítica en la investigación básica y la práctica clínica es la detección de biomarcadores en nuestros cuerpos, que transmiten información vital sobre nuestra salud actual», dice Wesley Wong, investigador clave del Programa de Boston Children’s Hospital en Medicina Celular y Molecular, además de ser profesor asistente en la Facultad de Medicina de Harvard y un miembro asociado en el Institute Wyss de Ingeniería Biológica, inspirada en la Universidad de Harvard.
Wong dice que esta tecnología podría traducirse en pruebas de laboratorio y punto de atención que son tan asequibles y fáciles de usar como las pruebas de embarazo en el hogar, pero estas son mucho más sensibles y precisas.
Esta plataforma utiliza un proceso denominado electroforesis en gel para filtrar hebras sintetizadas de reactivos de ADN que cambian su forma en presencia de un biomarcador específico. Comienzan como largos filamentos lineales de ADN, decorados con proteínas que se unen a un biomarcador de proteína de interés. Una vez expuestas a ese biomarcador coincidente, las proteínas se unen a él y hacen que la hebra del ADN se curve en un bucle.
En la electroforesis en gel, un campo eléctrico atrae las moléculas a través de un gel poroso. Los nanointerruptores de ADN lineal se mueven mucho más rápido a través de los poros en el gel que los nanointerruptores disparados con sus formas más compactas.
“Las distancias que los nanoswitches viajan a través del gel indican si un biomarcador está presente o no”, dice Clinton Hansen, médico y becario postdoctoral en el laboratorio de Wong.
Como trabaja el gel
Tomemos, por ejemplo, el antígeno de la próstata, PSA, un marcador de suero sanguíneo utilizado para probar hombres para el cáncer de próstata. Para probar el sistema NLISA, el equipo de Wong agregó muestras de suero sanguíneo con niveles variados de PSA. Después se combinaron los reactivos de nanoswitch para PSA con las muestras de suero, y se realizó electroforesis en gel en la mezcla. De esta manera, el equipo fue capaz de detectar la presencia de PSA con mayor sensibilidad en menos volumen que con ensayos comparables.
Durante otra demostración de prueba, el equipo de Wong mostró que NLISA podría distinguir entre las cepas virales similares de la fiebre del dengue en 45 minutos o menos.
“Utilizando este gel, perturbamos los nanoswitches con un campo eléctrico con el que podemos reducir los falsos resultados positivos usando un proceso llamado corrección cinéctica”, explica Wong. “A pesar de que las proteínas similares, como las cepas virales relacionadas, podrían inicialmente disparar los nanoswitches en bucles, estos podrían romperse, dejando atrás sólo verdaderos resultados positivos. Esto nos permite discernir entre cepas virales que incluso pueden ser diferentes por una sola mutación genética”.
Los investigadores aseguran que NLISA tiene el potencial de convertirse en un estándar para la detección de proteínas, incluso podría convertirse un dispositivo portátil para uso clínico.
Este texto está basado en el artículo publicado por Kat K. McAlpine del Hospital Infantil de Boston.
