Un nuevo inmunoensayo puede detectar moléculas pequeñas con una sensibilidad 50 veces mayor

Revisado por James Ives, médico psiquiatra (editor) 6 dic 2018

A medida que la ciencia médica ha ido comprendiendo que el cuerpo humano está controlado a nivel molecular por diversas proteínas, hormonas, fármacos y otras sustancias, se han desarrollado tecnologías para detectar los niveles de estas moléculas con el fin de controlar la salud y diagnosticar enfermedades. Sin embargo, muchas de estas moléculas son tan pequeñas que no pueden detectarse con las técnicas de análisis más extendidas, lo que deja en gran medida sin respuesta preguntas sobre sustancias cruciales como los aminoácidos, los azúcares y los lípidos.

Ahora, científicos del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de la Universidad de Harvard y el Hospital Brigham and Women's (BWH) han creado un nuevo tipo de inmunoensayo capaz de detectar moléculas pequeñas con una sensibilidad 50 veces mayor que los métodos de detección convencionales, y que puede integrarse fácilmente en las plataformas de diagnóstico existentes. La investigación se describe en el Journal of the American Chemical Society.

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"La mayor sensibilidad analítica de nuestro ensayo permite medir moléculas pequeñas a concentraciones extremadamente bajas y abre una ventana a fenómenos biológicos que antes eran inalcanzables", afirma el Dr. David Walt, autor principal y miembro del núcleo docente del Instituto Wyss, que también es catedrático Hansjörg Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica en la Facultad de Medicina de Harvard (HMS) y catedrático de Patología en el BWH, así como catedrático del HHMI.

El nuevo enfoque se basa en un tipo de análisis denominado inmunoensayo competitivo, en el que una cantidad conocida de una molécula de interés marcada y una muestra con una cantidad desconocida de la molécula se añaden a un conjunto de anticuerpos a los que se unen. Las moléculas marcadas y no marcadas "compiten" por los mismos sitios de unión a los anticuerpos. Analizando la cantidad de molécula marcada de interés que se une a los anticuerpos en comparación con el número total de sitios de anticuerpos disponibles, es posible concluir que los sitios restantes están unidos por la molécula no marcada de la muestra, lo que permite determinar la concentración de dicha molécula.

Los investigadores crearon dos tipos de inmunoensayos competitivos que utilizaban métodos ligeramente diferentes para capturar pequeñas moléculas de interés, basados en el sistema Simoa de Quanterix™. El primer método utiliza microesferas magnéticas recubiertas con la molécula diana como competidor, mientras que el segundo método une la molécula diana a la enzima beta-galactosidasa, que a su vez se une a las microesferas magnéticas para formar el complejo competidor. Una vez que las mezclas de microesferas y anticuerpos se mezclan con una muestra que contiene una cantidad desconocida de la molécula diana, las microesferas se enjuagan para eliminar las moléculas no unidas y se añaden a un disco Simoa que contiene miles de micropocillos, cada uno de los cuales puede contener una microesfera unida a una molécula diana. A continuación se produce una reacción que hace fluorescente cualquier pocillo que contenga una microesfera con la molécula diana marcada. Cuanto menor sea el número de pocillos fluorescentes, menor será el número de moléculas diana marcadas unidas a las microesferas y, por tanto, mayor será la concentración de molécula diana no marcada presente en la muestra.

Se analizaron dos pequeñas moléculas importantes para el funcionamiento normal del cuerpo humano: el cortisol y la PGE2. El cortisol se utiliza ampliamente para evaluar la función de las glándulas suprarrenales, la hipófisis y el hipotálamo, mientras que la PGE2 es una molécula de prostaglandina similar a las hormonas que influye en la inflamación, la fertilidad y la función inmunitaria. Los nuevos métodos competitivos fueron capaces de detectar sus dianas con una sensibilidad hasta 50 veces mayor que un ELISA (ensayo inmunoenzimático) convencional, en una hora aproximadamente.

"Nuestro plan es utilizar este método en diagnósticos para mejorar la detección de hormonas en muestras de sangre", dijo el primer autor Xu Wang, Ph.D., investigador postdoctoral en BWH y el Instituto Wyss. "Estamos trabajando para tratar de comercializar esta tecnología para la detección rápida de pequeñas moléculas para una variedad de aplicaciones clínicas y ambientales".

"Con este avance, el equipo de Walt sigue superando los límites en el campo del diagnóstico. Al detectar en una hora moléculas antes indetectables, abren enfoques totalmente nuevos para el diagnóstico y la monitorización clínica que deberían mejorar enormemente la salud humana. Es precisamente el tipo de innovación traslacional que esperamos facilitar y potenciar en el Instituto Wyss", declaró el Dr. Donald Ingber, Director Fundador del Instituto Wyss, que también es Catedrático Judah Folkman de Biología Vascular en el HMS y del Programa de Biología Vascular del Hospital Infantil de Boston, así como Catedrático de Bioingeniería en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard.