Los investigadores han creado un sistema que puede detectar y cuantificar moléculas biológicas pequeñas y raras que son importantes para la detección temprana de enfermedades.

Ciertas moléculas en fluidos biológicos como sangre y orina pueden ser indicadores de enfermedad, especialmente si se vuelven más frecuentes. Sin embargo, en las primeras etapas de la enfermedad, estos "biomarcadores" son raros y pueden ser difíciles de detectar.

Sin embargo, son difíciles de separar del trasfondo de tantas otras moléculas biológicas en los fluidos. Ahora, Los investigadores del Departamento de Química de Imperial han inventado un sistema que puede identificar y medir biomarcadores individuales en el suero humano (líquido de la sangre) y la orina.

La detección de biomarcadores importantes en concentraciones más bajas permitirá que los pacientes sean tratados antes para enfermedades que incluyen algunos cánceres y trastornos neurológicos. lo que podría aumentar la tasa de supervivencia.

Su sistema, publicado este mes en Comunicaciones de la naturaleza , etiqueta los biomarcadores de interés y los detecta con un nanoporo, un agujero de unas mil millonésimas de metro de ancho que mide el cambio en la corriente eléctrica a medida que pasa una molécula.

Superar los falsos positivos

Previamente, el equipo ha utilizado nanoporos para detectar biomarcadores como pequeñas cadenas de ADN y proteínas individuales. Sin embargo, han enfrentado problemas cuando los biomarcadores son mucho más pequeños que el nanoporo, lo que significa que es posible que el sistema los pase por alto.

Esto es particularmente cierto cuando hay muchas otras moléculas pequeñas que no son útiles para detectar, lo que significa que el "ruido" supera a la "señal".

Para superar esto, crearon portadores de ADN:hebras especiales de ADN con secciones diseñadas para detectar biomarcadores de interés. Una vez que estos portadores encuentran un biomarcador, se unen a él, permitiendo que sea más fácilmente detectado por el nanoporo.

Sin embargo, los portadores de ADN a veces se 'anudaban' espontáneamente, retorciéndose a sí mismos para que pareciera que estaban unidos a un biomarcador. Esto podría crear 'falsos positivos':detecciones de biomarcadores que realmente no estaban allí.

Encontrar la señal en el ruido

Ahora, han mejorado el sistema portador de ADN combinándolo con la detección de fluorescencia. Cuando el portador de ADN se une a un biomarcador, libera un estallido de luz, que le dice al sistema que hay un biomarcador adjunto. Luego pasa a través del nanoporo, donde se lee el biomarcador usando su señal eléctrica.

El coautor, el profesor Joshua Edel, dijo:"Demostramos un sistema que puede discriminar biomarcadores tradicionalmente difíciles, como proteínas individuales, directamente en un fluido biológico, mediante la cuantificación de la detección óptica y eléctrica simultánea. Es una forma sencilla de detectar moléculas mucho más pequeñas que el tamaño del nanoporo sin pérdida de señal a ruido ".

"Todo el proyecto solo fue posible gracias a las habilidades y el entusiasmo únicos de los jóvenes miembros del equipo, incluidos Shenglin Cai y la Dra. Jasmine Sze, quienes tienen experiencia y antecedentes diversos ".