Científicos de la Universidad de Groningen, dirigido por el profesor asociado de biología química Giovanni Maglia, han diseñado un sistema de nanoporos que es capaz de medir diferentes metabolitos simultáneamente en una variedad de fluidos biológicos, todo en cuestión de segundos. La señal de salida eléctrica se integra fácilmente en dispositivos electrónicos para diagnósticos domésticos. Los resultados fueron publicados en Comunicaciones de la naturaleza .

Medir muchos metabolitos o fármacos en el cuerpo es complicado y requiere mucho tiempo. y la monitorización en tiempo real no suele ser posible. Las corrientes iónicas que atraviesan los nanoporos individuales están emergiendo como una alternativa prometedora al análisis bioquímico estándar. Los nanoporos ya están integrados en dispositivos portátiles para determinar las secuencias de ADN. "Pero es básicamente imposible utilizar estos nanoporos para identificar específicamente moléculas pequeñas en una muestra biológica compleja," "dice Maglia.

Transductor

Hace un año, Maglia demostró cómo usar nanoporos para identificar las 'huellas dactilares' de proteínas y péptidos, e incluso para distinguir polipéptidos que se diferencian en un aminoácido. Ahora, ha adaptado este sistema para identificar pequeñas moléculas en fluidos biológicos. Para hacerlo usó un nanoporo de forma cilíndrica más grande al que agregó proteínas de unión al sustrato. "Las bacterias producen cientos de estas proteínas para unirse a sustratos con el fin de transportarlos a las células. Estas proteínas tienen especificidades que han evolucionado durante miles de millones de años".

Maglia adapta las proteínas de unión para que quepan dentro del nanoporo. Si una proteína se une a su sustrato, cambia su conformación. Esta, Sucesivamente, cambia la corriente que pasa por el poro. "Estamos utilizando la proteína de unión como un transductor eléctrico para detectar las moléculas individuales del sustrato, "explica Maglia. Los poros se pueden incorporar en un dispositivo estándar que analiza la corriente de cientos de poros individuales simultáneamente. Con este fin, los científicos están trabajando con Oxford Nanopores, líder mundial en este tipo de tecnología.

Sangre, sudor, y orina

Al agregar dos proteínas de unión a sustrato diferentes que son específicas de la glucosa y el aminoácido asparagina, Maglia pudo obtener una lectura de ambos a partir de una fracción de una sola gota de sangre en menos de un minuto. "Hay sensores de glucosa en tiempo real disponibles, pero el análisis de asparagina normalmente toma días, ", dice. El método de Maglia funciona con sangre, sudor, orina o cualquier otro fluido corporal, sin necesidad de preparación de muestras. Las proteínas de unión al sustrato están en un lado de la membrana y la muestra en el otro. "Como los poros son muy estrechos, la mezcla solo ocurre dentro del nanoporo, para que el sistema pueda funcionar de forma continua, " el explica.

El desafío ahora es identificar proteínas de unión adecuadas para más sustratos, incluidas las drogas. El grupo de Maglia ha encontrado diez hasta ahora. "Pero necesitan estar afinados para trabajar con el poro. Y por el momento, realmente no entendemos el mecanismo para esto, por lo que encontrar las proteínas adecuadas es una cuestión de prueba y error, ", dice. Maglia está buscando oportunidades para establecer una empresa que proporcione estas proteínas de unión". Si podemos crear un sistema con proteínas que sean específicas para cientos de metabolitos diferentes, habremos creado una nueva tecnología verdaderamente disruptiva para el diagnóstico médico ".