Mucho se puede detectar en sangre u orina:enfermedades virales, Los trastornos metabólicos o las enfermedades autoinmunes se pueden diagnosticar con pruebas de laboratorio. por ejemplo. Pero estos exámenes suelen tardar algunas horas y son bastante complejos, por eso los médicos entregan las muestras a laboratorios especializados.

Los científicos de ETH Zurich y la empresa Roche han desarrollado conjuntamente un método de análisis completamente nuevo basado en la difracción de luz en moléculas en un pequeño chip. La técnica tiene el potencial de revolucionar el diagnóstico:en el futuro, los médicos pueden realizar exámenes complejos de manera fácil y rápida en su propia práctica.

Directamente visible con luz láser

Al igual que con otros procedimientos de diagnóstico establecidos, El nuevo método también utiliza el principio de bloqueo de teclas del reconocimiento molecular:por ejemplo, para determinar una proteína particular disuelta en la sangre (la "clave"), debe acoplarse a un anticuerpo adecuado (el "candado"). En los métodos de prueba inmunológicos establecidos, la "llave en la cerradura" se hace visible con una segunda llave codificada por colores, pero este paso ya no es necesario en el nuevo proceso:la "llave en la cerradura" se puede hacer visible directamente con una luz láser.

Los científicos utilizan un chip con una superficie especialmente revestida formada por pequeños puntos con un patrón de rayas específico. Las moléculas en cuestión se unen a las franjas pero no a los intersticios entre las franjas. Si ahora se dirige una luz láser a lo largo de la superficie del chip, se dobla (difracta) como resultado de la disposición especial de las moléculas en el patrón y se enfoca en un punto debajo del chip. Un punto de luz se vuelve visible. Cuando los científicos colocan muestras sin moléculas en el chip, la luz no se dobla y no se ve ningún punto de luz.

Interacción molecular

"El punto de luz es un efecto de la interacción de cientos de miles de moléculas en su disposición específica, "dice Christof Fattinger, científico de Roche. "Como con un holograma, el carácter ondulatorio de la luz láser se utiliza de forma específica ".

Janos Vörös, profesor de bioelectrónica en ETH Zurich, compara el principio con una orquesta:"Las moléculas son los músicos, el patrón de rayas el conductor. Asegura que todos los músicos trabajen en concierto ". Los científicos llaman al patrón de rayas" molograma "(holograma molecular) ya la nueva técnica de diagnóstico" molografía focal ".

Fattinger inventó el principio y desarrolló sus fundamentos teóricos. Hace cinco años, se tomó un año sabático en el grupo dirigido por Vörös; la implementación práctica de la molografía ha surgido ahora de esa colaboración entre los científicos de Roche y ETH Zurich.

Otras moléculas no se rompen

Una ventaja significativa del nuevo método es que la señal (el punto de luz) se produce solo debido a las moléculas que se unen específicamente al molograma; otras moléculas presentes en una muestra no producen una señal. Por lo tanto, el método es sustancialmente más rápido que los métodos de análisis anteriores basados ​​en el principio de bloqueo de teclas. En lo ultimo, otras moléculas presentes en una muestra deben eliminarse por lavado, lo que a su vez ralentiza y complica el diagnóstico. Esto hace que el nuevo método sea ideal para medir proteínas en sangre u otros fluidos corporales.

"Esperamos que esta tecnología permita realizar más pruebas de laboratorio directamente en el consultorio del médico en el futuro en lugar de en un laboratorio especializado. Y en un futuro lejano, los pacientes incluso pueden utilizar la tecnología en casa, "dice Vörös.

Gran potencial

Varios mologramas están dispuestos en un pequeño chip. En el diseño actual, 40 mologramas miden la misma molécula, pero en el futuro puede ser posible medir 40 o más marcadores diferentes simultáneamente en un chip.

Las posibles aplicaciones de esta nueva técnica son inmensas. Se podría utilizar siempre que sea necesario identificar e investigar la interacción entre moléculas. El método es tan rápido que incluso es adecuado para mediciones en tiempo real, que es de particular interés para la investigación biológica básica:por ejemplo, para examinar la rapidez con la que una molécula bioquímica se une a otra. Otras aplicaciones podrían incluir el control de calidad para el tratamiento de agua potable o la supervisión de procesos en la industria biotecnológica.

Enfoque intenso en la preparación del mercado

"El hecho de que logramos poner en práctica la idea se debe en gran parte al hecho de que nuestro equipo de proyecto es interdisciplinario, ", dice Vörös. Entre los participantes había expertos en fotoquímica, fabricación de chips y revestimiento de superficies. Los científicos también utilizaron polímeros de recubrimiento especiales para el molograma, que se desarrollaron recientemente en el laboratorio del profesor de ETH Nicholas Spencer (ETH News informó:https://www.ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2016/02/swiss-army-knife -molécula.html). "Sin estos polímeros y sin la colaboración con Janos Vörös, aún estaríamos lejos de nuestra meta, "dice Fattinger.

Para seguir desarrollando el método, Continuará la colaboración entre Roche y ETH Zurich. Mientras varios científicos y estudiantes de doctorado del grupo de Vörös están trabajando en sus aspectos científicos, los socios también planean explorar oportunidades de comercialización para diversas aplicaciones.