Químicos de Montreal desarrollan un sensor rápido basado en ADN para monitorear drogas.

Químicos de Montreal desarrollan un sensor rápido basado en ADN para monitorear drogas.

Los químicos de la Universidad de Montreal han desarrollado “cascadas de señales” de moléculas de ADN para informar y cuantificar la concentración de diferentes moléculas en una gota de sangre, todo en cinco minutos. Sus resultados, validados mediante experimentos con ratones, se publicaron hoy enRevista de la Sociedad Química Estadounidensepublicado y podría ayudar a desarrollar dispositivos portátiles para monitorear y optimizar el tratamiento de diversas enfermedades.

Este avance fue logrado por un grupo de investigación dirigido por el profesor de química de la UdeM Alexis Vallée-Bélisle. "Un factor crítico en el éxito de diversos tratamientos es proporcionar y mantener una dosis terapéutica del fármaco durante toda la terapia", dijo. "La exposición terapéutica subóptima reduce la eficacia y normalmente conduce a la resistencia a los medicamentos, mientras que la sobreexposición aumenta los efectos secundarios".

Sin embargo, mantener la concentración correcta de fármacos en la sangre sigue siendo un gran desafío en la medicina moderna. Debido a que cada paciente tiene un perfil farmacocinético diferente, la concentración de fármacos en sangre varía significativamente. Con la quimioterapia, por ejemplo, muchos pacientes con cáncer no reciben la dosis óptima de medicación y actualmente pocas pruebas son lo suficientemente rápidas para detectar este problema.

“Pruebas fáciles de realizar podrían difundir ampliamente la monitorización de fármacos terapéuticos y permitir tratamientos personalizadosdijo Vincent De Guire, bioquímico clínico del Hospital Maisonneuve-Rosemont, afiliado a la UdeM, y presidente del Grupo de Trabajo sobre Errores de Laboratorio y Seguridad del Paciente de la Federación Internacional de Química Clínica y Medicina de Laboratorio.

“Una solución conectada, similar a un medidor de glucosa en sangre en términos de portabilidad, asequibilidad y precisión, que mida las concentraciones de medicamentos en el momento adecuado y transmita los resultados directamente al equipo de atención médica garantizaría que los pacientes reciban la dosis óptima que maximice sus posibilidades de recuperación.“dijo De Guire en una revisión independiente del estudio.

como sucedió

Vallée-Bélisle, titular de una cátedra de investigación canadiense en bioingeniería y bionanotecnología, ha pasado muchos años investigando cómo los sistemas biológicos monitorean la concentración de moléculas en su entorno en tiempo real.

El gran avance de esta nueva tecnología surgió al observar cómo las células detectan y cuantifican la concentración de moléculas en su entorno.

“Las células han desarrollado 'cascadas de señalización' a nanoescala compuestas de biomoléculas programadas para interactuar para activar actividades celulares específicas en presencia de cantidades específicas de estímulos o moléculas externas.dijo el primer autor del estudio, Guichi Zhu, investigador postdoctoral de la UdeM.

“Inspirándonos en la modularidad de los sistemas de señalización de la naturaleza y la facilidad con la que pueden evolucionar para detectar nuevos objetivos moleculares, hemos desarrollado cascadas de señalización similares basadas en ADN que pueden detectar y cuantificar moléculas específicas generando una señal electroquímica fácilmente mensurable." ella dijo.

El principio de estos sensores es simple: el objetivo molecular o fármaco a monitorear (que se muestra en verde en la figura anterior) puede interactuar con una molécula de ADN específica llamada aptámero (molécula amarilla). Al unirse al objetivo molecular, este ADN “aptámero” ya no puede inhibir otro ADN electroactivo (ADN rojo), que luego puede alcanzar la superficie de un electrodo y generar una corriente electroquímica que puede detectarse fácilmente con un lector de bajo costo.

“Una ventaja importante de estas pruebas electroquímicas basadas en ADN es que su principio también se puede generalizar a muchos objetivos diferentes, lo que nos permite desarrollar dispositivos económicos que podrían detectar muchas moléculas diferentes en cinco minutos en el consultorio del médico o incluso en casa.dijo Vallée-Bélisle, cuyo equipo validó su novedoso mecanismo detectando cuatro moléculas diferentes durante este tiempo.

Pruebas en ratones

Para ilustrar cómo este nuevo mecanismo de señalización se puede adaptar a una prueba casera fácil de usar que permita a los pacientes controlar y optimizar su quimioterapia, los autores también demostraron la monitorización en tiempo real de un fármaco antipalúdico en ratones vivos. Las pruebas estándar actuales que se utilizan normalmente requieren procedimientos que duran horas e instrumentación costosa.

Este novedoso mecanismo de señalización produce suficientes cambios en la corriente eléctrica como para medirlos con dispositivos electrónicos económicos, similar a la tecnología de los medidores de glucosa en sangre utilizados por los diabéticos para controlar su nivel de azúcar en sangre.

“Esta prueba basada en ADN nos permitió desarrollar sensores para múltiples moléculas de sangre, aunque su concentración era a veces menos de 100.000 veces menor que la de la glucosa.dijo Bal-Ram Adhikari, otro investigador postdoctoral de la UdeM que participó en el estudio.

Anasens, con sede en Montreal, obtuvo la licencia para patentar esta invención para acelerar su comercialización.

Fuentes: