Investigadores de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) han desarrollado un nuevo tipo de biosensor para la detección rápida de la infección por el Virus de Inmunodeficiencia Humana (VIH). Basado en una enzima modificada genéticamente y una pequeña red de microelectrodos, el biosensor permite obtener un diagnóstico en menos de una hora.
SINC
El nuevo método resulta de especial utilidad en áreas geográficas con recursos médicos insuficientes, ya que supone una alternativa eficaz y viable a los sistemas convencionales, que requieren infraestructuras más caras y complejas, y para estudios de campo en medicina veterinaria.
El trabajo, que ha sido objeto de una solicitud de patente y se ha publicado en la revista Analytica Chimica Acta, aúna los últimos avances en genética y microelectrónica y supone un paso adelante en el desarrollo de métodos de detección del VIH rápidos, portátiles y de bajo coste, según los científicos del Instituto de Biotecnología y Biomedicina, de la Universidad Autónoma de Barcelona y del Centro Nacional de Microelectrónica (CSIC), en Barcelona.
El investigador del CSIC Francisco Javier del Campo explica una de las ventajas adicionales del biosensor: "Al trabajar con microelectrodos, el volumen de muestra necesario para hacer el análisis puede reducirse a unos microlitros [la millonésima parte de un litro], con lo que aumenta la seguridad del analista y se facilita la eliminación posterior de los restos generados".
"El sensor es especialmente adaptable a ensayos de campo con muchas muestras, ya que pueden ser realizados con un equipo portatil por personal no especializado", comenta Antonio Pedro Villaverde, investigador del IBB y catedrático del Departamento de Genética y Microbiologia de la UAB."El sistema aporta sencillez y rapidez de procesado, puede servir para realizar un primer barrido y evaluar qué muestras pueden posteriormente ser sometidas a un análisis mas preciso de laboratorio".
Los investigadores consideran, además, que el uso de enzimas alostéricas -que cambian su actividad enzimática en presencia de determinadas sustancias con las que interaccionan-, como la utilizada por este biosensor, abre nuevas oportunidades para la detección de otras infecciones víricas de interés veterinario y clínico, como la fiebre aftosa, la peste porcina o la hepatitis B y C.
Combinación de genética y microelectrónica
El funcionamiento del biosensor se basa en el uso de una enzima modificada genéticamente, en combinación con una red de microelectrodos que detectan electroquímicamente los productos de esta enzima. En presencia de anticuerpos anti-VIH, la actividad enzimática se dispara, lo que permite discriminar con facilidad las muestras infectadas de las que no lo están en menos de una hora, un tiempo que los investigadores prevén acortar en el futuro mejorando el diseño de los microelectrodos.
Para obtener las enzimas modificadas genéticamente, los investigadores han usado enzimas alostéricas. En ellas se insertan, mediante ingeniería genética, las zonas de las proteínas víricas del patógeno que causa el VIH y contra las que el sistema inmune produce anticuerpos. Los científicos han utilizado la enzima beta-galactosidasa, que, en combinación con un sustrato (sustancia química sobre la que actúa la enzima), ha permitido obtener aminofenol, una pequeña molécula electroactiva, que puede ser detectada fácilmente sobre una red de microelectrodos al originar una corriente positiva.
El sistema funciona al añadir, de manera simultánea, una pequeña cantidad de la enzima alostérica, tanto a la muestra que se pretende analizar como a otra muestra sin el virus que sirve como control negativo. Después de un periodo breve durante el cual ambas muestras se incuban en paralelo, se incorpora una cantidad pequeña de sustrato a cada una de las muestras y se compara la evolución de la actividad enzimática a través de la velocidad de producción de aminofenol sobre dos redes idénticas de microelectrodos. Las muestras que contienen anticuerpos anti-VIH producen señales significativamente mayores que la muestra de control, en un tiempo total de análisis inferior a una hora.
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