Un equipo de investigadores de UCLA ha encontrado una manera de acelerar y simplificar la detección de proteínas en la sangre y el plasma, lo que abre la posibilidad de diagnosticar la presencia temprana de enfermedades infecciosas o cáncer durante una visita al consultorio médico. La nueva prueba toma alrededor de 10 minutos en lugar de dos a cuatro horas para las pruebas actuales de última generación.

El nuevo enfoque superó varios desafíos clave en la detección de proteínas que son biomarcadores de enfermedades. Primero, estas proteínas se encuentran a menudo en escasa abundancia en los fluidos corporales y su identificación precisa requiere procesos de amplificación. El enfoque actual utiliza enzimas para amplificar la señal de las proteínas. Sin embargo, las enzimas pueden descomponerse si no se almacenan a las temperaturas adecuadas. También, para evitar un falso positivo, el exceso de enzimas debe eliminarse. Esto aumenta la complejidad y el costo de la prueba.

El estudio, que incluyó a investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Henry Samueli, el Instituto de NanoSistemas de California, y la Facultad de Medicina David Geffen, fue publicado en línea en la revista ACS Nano .

Los investigadores incluyeron al autor principal Donghyuk Kim, un investigador postdoctoral de UCLA en bioingeniería y Dino Di Carlo, profesor de bioingeniería. Colaboraron con Aydogan Ozcan, Profesor del Canciller de Ingeniería Eléctrica y Bioingeniería y Omai Garner, profesor asistente de patología y medicina en la Facultad de Medicina David Geffen de UCLA.

El equipo de UCLA ideó un enfoque para amplificar una señal de proteína sin enzimas, eliminando así la necesidad de un sistema complejo para eliminar el exceso de enzimas, y eso funcionaría solo en presencia de la proteína objetivo. Este nuevo enfoque hizo uso de una reacción en cadena molecular que se desencadenó fuertemente solo en presencia de una proteína objetivo.

La reacción en cadena molecular es impulsada por un ciclo de eventos de unión al ADN. El proceso comienza con una clave de ADN dividida en dos partes. Si la proteína diana está presente, las dos partes se unen para formar un complejo de ADN. La formación del complejo de ADN genera moléculas de señalización de ADN, que a su vez genera el mismo complejo de ADN, conduciendo a más moléculas de señalización, propagando así ciclos repetidos.

"Al cortar la 'clave' de ADN en dos partes, Descubrimos que cada parte no podía catalizar o 'abrir' la reacción por separado, pero solo cuando una proteína actuó como pegamento, esencialmente uniendo las partes, ¿La clave de ADN volvió a ser funcional? "dijo Kim, miembro del laboratorio de Di Carlo.

Los hallazgos del equipo de UCLA se basan en trabajos anteriores que emplearon este mecanismo de amplificación de ácidos nucleicos sin enzimas para detectar ADN.

"A diferencia de los enfoques anteriores para lograr una lectura amplificada de proteínas, como el ensayo de ligadura de proximidad, este enfoque no requiere múltiples enzimas, reacciones enzimáticas basadas en polimerización más prolongadas, o control de temperatura para amplificar la señal, Di Carlo dijo:"De hecho, el nuevo ensayo funciona a temperatura ambiente y logra resultados en unos 10 minutos".

El equipo demostró el enfoque con dos proteínas diana:estreptavidina, ampliamente utilizado como proteína de prueba para nuevos ensayos de diagnóstico, y nucleoproteína de la influenza, que es una proteína asociada con el virus de la influenza.

A largo plazo, el equipo tiene como objetivo combinar la técnica con lectores portátiles que podrían ser particularmente beneficiosos en clínicas en áreas de escasos recursos.

"Debido a que la técnica requiere menos pasos que otros ensayos, puede tener un impacto significativo en los diagnósticos distribuidos y los informes de salud pública, especialmente en combinación con la tecnología rentable de lectores portátiles y en red que nuestro laboratorio está desarrollando, "Dijo Ozcan.

El equipo demostró un lector de microplacas de mano sinérgico adecuado para ensayos de diagnóstico de proteínas basados ​​en sistemas ópticos y computacionales de un teléfono celular a principios de este año.

Granero, quien también es el director asociado del laboratorio de microbiología clínica en UCLA Health, enfatizó la amplia aplicación de la técnica. "Aunque se demostró inicialmente en la detección de proteínas asociadas con la gripe, imaginamos que el enfoque se puede generalizar a una variedad de biomarcadores de proteínas asociados con enfermedades infecciosas y cáncer, ", dijo Garner. Señaló que podría configurarse para detectar enfermedades como el Zika o el Ébola.

Los investigadores enfatizaron que se requiere trabajo adicional para adaptar el ensayo a muestras clínicas complejas que pueden tener otros compuestos interferentes. y una mayor optimización de los reactivos para el ensayo puede mejorar el rendimiento.