Con la capacidad de mapear docenas de biomarcadores a la vez, un nuevo método podría transformar las pruebas para enfermedades como enfermedades cardíacas y cáncer.
Actualmente, muchas enfermedades se diagnostican a partir de análisis de sangre que buscan un biomarcador (como una proteína u otra molécula pequeña) o, como mucho, un par de biomarcadores del mismo tipo.
El nuevo método, desarrollado por científicos del Imperial College de Londres en colaboración con Oxford Nanopore Technologies (Oxford Nanopore), puede analizar decenas de biomarcadores de diferentes tipos al mismo tiempo. Potencialmente, esto permitiría a los médicos recopilar más información sobre la enfermedad de un paciente.
Por ejemplo, las pruebas actuales para la insuficiencia cardíaca buscan un par de proteínas comunes para determinar si la afección está presente. El nuevo método pudo detectar además 40 tipos diferentes de moléculas de miARN, que tienen el potencial de usarse como una nueva clase de biomarcadores. Puede examinar simultáneamente proteínas, moléculas pequeñas como neurotransmisores y miARN de la misma muestra clínica, proporcionando datos completos para un diagnóstico más preciso.
Los resultados del uso de la nueva prueba de esta manera con la sangre de participantes sanos, para un estudio de prueba de concepto, se han publicado en Nature Nanotechnology. .
La coautora principal Caroline Koch, del Departamento de Química de Imperial, dijo:"Hay muchas maneras diferentes de llegar a la insuficiencia cardíaca, pero esperamos que nuestra prueba proporcione una manera rápida y de bajo costo de descubrirlo y ayudar a guiarnos". Opciones de tratamiento. Este tipo de resultado es posible con menos de un mililitro de sangre. También es un método muy adaptable, de modo que al cambiar los biomarcadores objetivo podría usarse para detectar las características de enfermedades como el cáncer y las afecciones neurodegenerativas.>
El coautor Ben Reilly-O'Donnell, del Instituto Nacional del Corazón y los Pulmones de Imperial, añadió:"La capacidad de monitorear diferentes tipos de moléculas al mismo tiempo, en la misma muestra, ofrece una clara ventaja sobre los métodos de análisis tradicionales". ."
Código de barras de ADN
La prueba funciona mezclando la muestra de sangre con 'códigos de barras' de ADN. Se trata de pequeñas etiquetas formadas por secuencias cortas de ADN, cada una de las cuales codifica una sonda única diseñada para unirse a un biomarcador diferente. Una vez que se han mezclado la muestra y los códigos de barras, la solución resultante se inyecta en un dispositivo portátil de bajo costo desarrollado previamente por Oxford Nanopore:el MinION.
El dispositivo Oxford Nanopore contiene una celda de flujo que contiene una serie de nanoporos (agujeros muy pequeños) que pueden leer la firma eléctrica de cada código de barras de ADN que pasa a través de ellos. La compleja señal eléctrica que produce el dispositivo es interpretada por un algoritmo de aprendizaje automático para identificar el tipo y la concentración de cada biomarcador presente en la muestra.
Los códigos de barras de ADN utilizados para cada prueba se pueden fabricar bajo pedido, específicamente para los biomarcadores que deben analizarse para caracterizar la enfermedad que se está analizando. El uso de códigos de barras de ADN también elimina la necesidad de una preparación de muestras compleja y que requiere mucho tiempo, lo que también puede introducir sesgos en las muestras.
El investigador principal, el profesor Joshua Edel, del Departamento de Química de Imperial, dijo:"Al trabajar con Oxford Nanopore Technologies, hemos podido tomar su plataforma existente e innovar en cómo se puede utilizar, con la adición de códigos de barras de ADN y aprendizaje automático para entender los resultados."
El investigador codirector, el Dr. Alex Ivanov, también del Departamento de Química de Imperial, añadió:"En principio, estamos cerca de permitir que una tecnología sea adecuada para las clínicas, donde, a largo plazo, esperamos que pueda proporcionar una gran riqueza". de información individualizada para pacientes con una variedad de condiciones."
Después de demostrar que este método puede medir con éxito 40 moléculas de miARN en la sangre de pacientes sanos, el equipo ahora está trabajando con muestras clínicas de pacientes con insuficiencia cardíaca para validar los resultados. Pruebas periódicas como ésta también podrían ayudar a los médicos a establecer valores de referencia individuales para cada paciente en cuanto a biomarcadores sanguíneos comunes.
El método puede resultar útil para acelerar el diagnóstico de dos maneras:además de medir más biomarcadores a la vez, también puede ayudar a encontrar nuevos biomarcadores. Si bien actualmente solo se validan un puñado de biomarcadores para diagnosticar enfermedades cardíacas, al medir 40 tipos de miARN de interés simultáneamente, el equipo también pudo ver cuáles de ellos son relevantes y podrían validarse con más pruebas.
Más información: Secuenciación de nanoporos de sondas con código de barras de ADN para la detección altamente multiplexada de microARN, proteínas y pequeños biomarcadores, Nature Nanotechnology (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01479-z. www.nature.com/articles/s41565-023-01479-z
Información de la revista: Nanotecnología de la naturaleza
Proporcionado por el Imperial College de Londres
