Un equipo del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha desarrollado un
biosensor que puede llegar a detectar el VIH tipo 1 durante la primera semana después
de la infección. Los experimentos, realizados con suero humano, detectan el antígeno
p24, una proteína presente en el virus del VIH-1. La tecnología, patentada por el CSIC,
detecta esta proteína hasta en concentraciones 100.000 veces inferiores que los
sistemas actuales. Además, el tiempo total del ensayo es de cuatro horas y 45 minutos,
por lo que los resultados clínicos se podrían obtener en el mismo día. La investigación
aparece publicada hoy en la revista PLOS ONE.
El biosensor combina estructuras micromecánicas de silicio con nanopartículas de oro,
ambas funcionalizadas con anticuerpos específicos al p24. Al final del inmunoensayo,
el p24 es atrapado a modo sándwich entre las nanopartículas de oro y las estructuras
micromecánicas de silicio. Las nanopartículas de oro presentan resonancias ópticas
conocidas como plasmones capaces de dispersar la luz con mucha eficiencia y se han
convertido en una de las estructuras que más interés han despertado en la última
década en el campo de la óptica. Las estructuras micromecánicas son excelentes
sensores mecánicos capaces de detectar interacciones tan pequeñas como las fuerzas
intermoleculares. La combinación de estas dos estructuras produce señales mecánicas
y ópticas para detectar el p24, que se amplifican la una a la otra produciendo una
extraordinaria sensibilidad.
La tecnología, patentada por el CSIC, está siendo además aplicada para la detección
precoz de algunos tipos de cáncer. “El chip en sí mismo, la parte física, es el mismo
para las pruebas de VIH que para la de los biomarcadores de cáncer. Lo que cambia es
la parte química, la solución que colocamos para que reaccione según lo que estamos
buscando. Por eso, nuestro trabajo fundamental se centra en desarrollar aplicaciones
para esta nueva tecnología”, señala el investigador del CSIC Javier Tamayo, que trabaja
en el Instituto de Microelectrónica de Madrid.
“El biosensor usa estructuras que se fabrican con tecnologías bien establecidas en
microelectrónica, lo cual permite su producción a gran escala y a bajo coste. Esto unido
a su simplicidad lo podrían convertir en un buen candidato para ser usado en países en
vías de desarrollo”, detalla Tamayo.
¿Cómo funciona el biosensor?
El experimento se inicia incubando sobre el sensor un mililitro de suero humano
durante una hora a 37 °C para permitir la unión de los antígenos p24 de HIV-1, si los
hubiera, a los anticuerpos de captura ubicados en la superficie del sensor. Tras esto se
vuelve a incubar, pero en este caso con nanopartículas de oro, a 37 °C durante 15
minutos para el marcaje de las proteínas p24 capturadas.
Finalmente, el material resultante se somete a un enjuague para eliminar las partículas
que no se han unido. “El tiempo total del ensayo es de cuatro horas y 45 minutos. Es
realmente rápido, por lo que, para confirmar el diagnóstico se podría incluso repetir
las pruebas y los resultados clínicos podrían estar el mismo día del control médico. Los
resultados son estadísticamente significativos y podrían adaptarse a los
requerimientos médicos”, detalla el investigador del CSIC.
Los sistemas de detección de VIH
La infección aguda por virus de la inmunodeficiencia humana se define como el tiempo
desde la adquisición del virus hasta la seroconversión, es decir, la aparición de
anticuerpos detectables para el VIH en la sangre.
En la actualidad existen dos formas para detectar el VIH en sangre. La infección puede ser
diagnosticada mediante la detección en sangre de ARN viral por las pruebas de amplificación
de ácidos nucleicos, o al detectar p24 con los inmunoensayos de cuarta generación.
El primer método, basado en la detección en sangre de ARN viral, presenta un límite
de detección de 20 a 35 copias de ARN por mililitro, es decir, una concentración que
típicamente ocurre dos semanas después de la adquisición del VIH. En el segundo
método, durante los inmunoensayos de cuarta generación, se alcanza un límite de
detección de p24 de 10 picogramos por mililitro, una concentración alcanzada
aproximadamente tres o cuatro semanas después de la infección.
“Esta nueva tecnología es capaz de detectar p24 en concentraciones hasta 100.000
veces inferiores que la última generación de inmunoensayos aprobados y 100 veces
inferiores que los métodos de detección en sangre de ARN viral. Esto reduce la fase
indetectable después de la infección a solo una semana”, señala la investigadora del
CSIC Priscila Kosaka, del Instituto de Microelectrónica de Madrid.
Detección del VIH en sangre
La duración de la etapa entre el contagio y la seroconversión es de aproximadamente
cuatro semanas. La detección temprana del VIH es crucial para la mejora de la salud
del individuo. Los cambios progresivos se producen después de la adquisición del VIH,
como el agotamiento irreversible de los linfocitos CD4 en el intestino, la replicación en
el sistema nervioso central y el establecimiento de reservorios latentes de VIH.
“El potencial de infectividad del VIH en la primera etapa del contagio es mucho mayor
que en etapas posteriores. Por tanto, el inicio de la terapia antirretroviral antes de la
seroconversión mejora el control inmunológico y se ha asociado con beneficios en el
recuento de células CD4, reducción de la inflamación sistémica, preservación de la
función cognitiva y reducción del reservorio latente. Por motivos lógicos, su detección
es crítica para la prevención de la transmisión del VIH”, detalla Kosaka.
Esta tecnología, está patentada por el CSIC y licenciada a la empresa Mecwins, una
spin-off del CSIC creada en 2008 por Javier Tamayo y Montserrat Calleja. Esta spin-off
posee además tres patentes fruto del trabajo de este equipo del CSIC. La investigación
actual cuenta con financiación de la Asociación Española contra el Cáncer.
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