Un nuevo biosensor, probado con suero humano y patentado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), permite detectar el VIH tan solo una semana después del contagio y obtener los resultados clínicos en menos de cinco horas. La detección temprana es clave para optimizar la eficacia de los antirretrovirales y prevenir la propagación de la enfermedad.
Los experimentos, realizados con suero humano, detectan el antígeno p24, una proteína presente en el virus del VIH-1. El biosensor, patentado por el CSIC, detecta esta proteína hasta en concentraciones 100,000 veces inferiores que los sistemas actuales.
El tiempo total del ensayo es de cuatro horas y 45 minutos, por lo que los resultados clínicos se podrían obtener en el mismo día. La investigación aparece publicada hoy en la revista PLOS ONE.
El biosensor combina estructuras micromecánicas de silicio con nanopartículas de oro, ambas “funcionalizadas” con anticuerpos específicos al p24. Al final del inmunoensayo, el p24 es atrapado a modo sándwich entre las nanopartículas de oro y las estructuras micromecánicas de silicio.
Dichas nanopartículas presentan resonancias ópticas conocidas como plasmones capaces de dispersar la luz con mucha eficiencia y se han convertido en una de las estructuras que más interés han despertado en la última década en el campo de la óptica.
Las estructuras micromecánicas son excelentes sensores mecánicos capaces de detectar interacciones tan pequeñas como las fuerzas intermoleculares. La combinación de estas dos estructuras produce señales mecánicas y ópticas para detectar el p24, que se amplifican la una a la otra produciendo una extraordinaria sensibilidad.
Útil también en cáncer
El nuevo biosensor está siendo además aplicado para la detección precoz de algunos tipos de cáncer. “El chip es el mismo para las pruebas de VIH que para la de los biomarcadores de cáncer. Lo que cambia es la parte química, la solución que colocamos para que reaccione. Nuestro trabajo se centra en desarrollar aplicaciones para esta nueva tecnología”, señala Javier Tamayo, que trabaja en el Instituto de Microelectrónica de Madrid.
“El biosensor usa estructuras que se fabrican con tecnologías bien establecidas en microelectrónica, lo cual permite su producción a gran escala y a bajo costo. Esto, unido a su simplicidad, podrían convertirlo en un buen candidato para ser usado en países en vías de desarrollo”, detalla Tamayo.
¿Cómo funciona el biosensor?
El experimento se inicia incubando sobre el sensor un mililitro de suero humano durante una hora a 37 °C para permitir la unión de los antígenos p24 de HIV-1, si los hubiera, a los anticuerpos de captura ubicados en la superficie del sensor.
Tras esto se vuelve a incubar, pero en este caso con nanopartículas de oro, a 37 °C durante 15 minutos para el marcaje de las proteínas p24 capturadas. Finalmente, el material resultante se somete a un enjuague para eliminar las partículas que no se han unido.
“El tiempo total del ensayo es realmente rápido, por lo que, para confirmar el diagnóstico se podría incluso repetir las pruebas y los resultados clínicos podrían estar el mismo día del control médico. Los resultados son estadísticamente significativos y podrían adaptarse a los requerimientos médicos”, añade Tamayo.
Sistemas de detección de VIH
La infección aguda por virus de la inmunodeficiencia humana se define como el tiempo desde la adquisición del virus hasta la seroconversión, es decir, la aparición de anticuerpos detectables para el VIH en la sangre.
En la actualidad existen dos formas para detectar el VIH en sangre. La infección puede ser diagnosticada mediante la detección en sangre de ARN viral por las pruebas de amplificación de ácidos nucleicos, o al detectar p24 con los inmunoensayos de cuarta generación.
El primer método, basado en la detección en sangre de ARN viral, presenta un límite de detección de 20 a 35 copias de ARN por mililitro, es decir, una concentración que típicamente ocurre dos semanas después de la adquisición del VIH.
En el segundo método, durante los inmunoensayos de cuarta generación, se alcanza un límite de detección de p24 de 10 picogramos por mililitro, una concentración alcanzada aproximadamente tres o cuatro semanas después de la infección.
La duración de la etapa entre el contagio y la seroconversión es de aproximadamente cuatro semanas. La detección temprana del VIH es crucial para la mejora de la salud del individuo. Los cambios progresivos se producen después de la adquisición del VIH, como el agotamiento irreversible de los linfocitos CD4 en el intestino, la replicación en el sistema nervioso central y el establecimiento de reservorios latentes.
Referencia:
-Priscila M. Kosaka, Valerio Pini, Montserrat Calleja y Javier Tamayo. Ultrasensitive detection of HIV-1 p24 antigen by a hybrid nanomechanical-optoplasmonic platform with potential for detecting HIV-1 at first week after infection. PLOS ONE.
-Kosaka, P. M.; Pini, V.; Ruz, J.; Da Silva, R.; González, M.; Ramos, D.; Calleja, M.; Tamayo, J., Detection of cancer biomarkers in serum using a hybrid mechanical and optoplasmonic nanosensor. Nature Nanotechnology 2014, 9 (12), 1047-1053.
-Patente ES2553027 A1. Tamayo de Miguel, Francisco Javier; Monteiro Kosaka, Priscila; Pini, Valerio; Calleja, Montserrat; Ruz Martínez, José Jaime; Ramos Vega, Daniel; González Sagardoy, María Ujué. System for biodetection applications.
Fuente: Galarscience