Los aptámeros, los biosensores basados en ácidos nucleicos con la capacidad de unirse a proteínas específicas o moléculas pequeñas, ofrecen una manera de identificar moléculas objetivo sin la complejidad de los aparatos analíticos. Si bien se utilizan cada vez más en aplicaciones de diagnóstico para diversas enfermedades, su potencial como sensores efectivos para el cáncer es particularmente digno de mención, porque la detección temprana del cáncer puede conducir a una tasa de curación superior al 90 %.
Sin embargo, los aptámeros enfrentan limitaciones críticas, ya que son susceptibles a la degradación o agregación por nucleasas o proteínas cargadas presentes en muestras biológicas como sangre o saliva. Esto dificulta su utilización directamente en muestras clínicas sin eliminar primero esas moléculas. Recientemente, un equipo de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH) resolvió este problema utilizando una microcápsula a base de proteínas.
El equipo de investigación dirigido por los profesores Seung Soo Oh y Sungwook Woo y Ph.D. El candidato Jinmin Kim del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de POSTECH desarrolló un sistema de sensor de aptámero que permite la detección rápida de moléculas objetivo directamente a partir de muestras biológicas, eliminando la necesidad de procesos de pretratamiento. Esta investigación ha sido publicada en Biosensors and Bioelectronics .
En esta investigación, el equipo creó microcápsulas esféricas llamadas proteinosomas basadas en el autoensamblaje de anfífilos de proteína-polímero. La microcápsula fue diseñada para contener un aptasensor basado en un aptámero de cambio de estructura que reacciona con las moléculas objetivo para producir una señal fluorescente instantáneamente, y su superficie está compuesta por una membrana semipermeable de tamaño selectivo que permite selectivamente que solo pasen pequeñas moléculas objetivo. a través mientras bloquea eficazmente la entrada de proteínas dañinas más grandes.
Los resultados demostraron que el rendimiento óptimo del aptasensor para la detección de objetivos se conservó por completo incluso en biofluidos no tratados, lo que permitió una detección rápida y eficaz de moléculas objetivo como el estradiol, una importante hormona femenina asociada con el cáncer en los órganos reproductivos, la dopamina, un neurotransmisor. que es indicativo de las enfermedades de Parkinson o Alzheimer, y cocaína, una sustancia controlada que a menudo requiere una rápida detección in situ.
Las cápsulas desarrolladas por los investigadores demostraron una sólida protección contra proteínas dañinas.
Por ejemplo, los aptasensores alojados dentro de las microcápsulas permanecieron intactos durante 18 horas en soluciones de nucleasa altamente concentradas, aproximadamente 300.000 veces el nivel sérico normal. Además, al aprovechar la propiedad de que cada cápsula funciona como un "recipiente de reacción" independiente, los investigadores demostraron el funcionamiento independiente de múltiples aptasensores en la misma mezcla, lo que permite la detección simultánea en tiempo real de múltiples moléculas objetivo y el seguimiento de sus respectivos cambios de concentración.
El profesor Seung Soo Oh, que dirigió la investigación, explicó:"Al integrar la separación de muestras y la detección de objetivos, hemos sido pioneros en una nueva tecnología de biosensores de punto de atención de moléculas pequeñas que se puede aplicar directamente a muestras biológicas como el suero. Esta plataforma tiene el potencial de revolucionar la medicina, abarcando la detección temprana de enfermedades y el tratamiento personalizado."
Doctor. El candidato Jinmin Kim dijo:"La plataforma de detección basada en proteinosomas es un sistema versátil porque puede extenderse a sensores para varias moléculas objetivo simplemente cambiando el aptasensor interno".
Más información: Jinmin Kim et al, Proteinosomas semipermeables que encapsulan Aptasensor para la detección directa de objetivos en biofluidos no tratados, Biosensores y bioelectrónica (2024). DOI:10.1016/j.bios.2024.116062
Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang
