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Nacional | Viernes 16 • Octubre • 2015

Biosensores para el automonitoreo y el diagnóstico precoz de enfermedades

Columna de opinión.

Detectar una enfermedad a tiempo, antes de que aparezcan los primeros síntomas, es una ventaja fundamental: una infección bacteriana antes de que se disemine, un tumor muy pequeño o una enfermedad metabólica previo a que se generen problemas en uno o en varios órganos. Si bien la investigación y el desarrollo científico han potenciado grandes cambios en las terapias y tratamientos disponibles, el éxito terapéutico suele acompañarse de un diagnóstico temprano.

Tomemos el cáncer como ejemplo. Una mujer a la que se le diagnostica cáncer de mama tiene hoy una alta probabilidad (80%-90%) de sobrevivir a la enfermedad. Sin embargo, no ocurre lo mismo, por ejemplo, con el cáncer de páncreas o de pulmón, cuyas probabilidades de sobrevida siguen siendo bajas. ¿Por qué esta diferencia? La razón principal es que mientras que en el primer caso existen métodos de diagnóstico precoz -mamografías periódicas y la autoexploración-, los tumores de órganos internos rara vez se detectan a tiempo.

En general, los tumores no producen dolor en sus primeras etapas y crecen en el organismo sin que lo sepamos. Cuando comienzan a hacerse notar (y provocan que consultemos al médico), es probable que sean demasiado grandes como para ser extirpados con éxito, o que se hayan diseminado a otros tejidos. Lo mismo vale para otras enfermedades.

La detección a tiempo es la clave en este tema. Y “detección a tiempo” implica análisis de rutina, es decir, análisis periódicos independientemente de si nos sentimos sanos o enfermos. Pero es impensable que nos sometamos a una tomografía computarizada cada seis meses para ver el estado de salud de nuestro páncreas: además de ser insostenible para cualquier sistema de salud, la exposición recurrente a rayos X causaría más daño de lo que ayudaría a prevenir. Los análisis de rutina tienen que ser simples, de bajo costo y lo menos invasivos posible, a partir de muestras de sangre, sudor u orina. La situación ideal sería que pudieran realizarse en la tranquilidad de los hogares, sin la necesidad de tener que asistir a un centro hospitalario.

Convivimos con varios ejemplos de estudios clínicos que se pueden llevar a cabo en casa, sin tener que enviar muestras al laboratorio. Los tests de embarazo detectan la aparición de una hormona que es producida por el embrión y liberada a la sangre y la orina de la madre. Por otro lado, los glucómetros permiten a las personas diabéticas automonitorear sus niveles de glucosa en sangre, previniendo las complicaciones asociadas a esta enfermedad. Un automonitoreo eficaz implica para algunas personas analizarse tres o más veces al día. Esta frecuencia es viable debido a la existencia de dispositivos automatizados capaces de realizar mediciones clínicas fuera del laboratorio. O mejor dicho: el dispositivo es el laboratorio. Y el laboratorio está en la casa.

Un laboratorio en el celular

Imaginemos el potencial de contar con una familia de dispositivos similares a los glucómetros, pero que midan diferentes moléculas de interés clínico de manera simultánea. Imaginemos esta situación: mediante un pinchazo indoloro se extrae una gotita de sangre, que se coloca sobre la superficie de una tira de cerámica con un conjunto de pequeños discos metálicos interconectados en su extremo. Cada disco metálico está especialmente diseñado para ser sensible a determinado compuesto -proteína, lípido, mineral- presente en la sangre. La tira se conecta por su otro extremo a un pequeño aparato, que transmite datos vía bluetooth a un Smartphone. En la pantalla del celular aparecen valores de glucosa, insulina, colesterol, bilirrubina, hierro, incluso con las gráficas de las variaciones en el último día, semana o mes. De pronto irrumpe un mensaje de alerta: “Proteína C Reactiva elevada. Posible infección. Consulte al médico inmediatamente”.

¿Ciencia ficción? Para nada. La base de la tecnología necesaria ya se encuentra disponible desde hace varios años, y es posible vaticinar que dispositivos integrados de este tipo puedan irrumpir en nuestras vidas en el futuro cercano. En la Unidad de Bioquímica Analítica de la Facultad de Ciencias trabajamos para aportar nuevas herramientas que permitan desarrollar este tipo de aparatos, llamados biosensores electroquímicos. Nuestros biosensores distan mucho de lo descrito en el párrafo anterior, pero hacia eso apuntamos.

Conceptualmente, la estrategia es simple. Supongamos que queremos construir un biosensor para detectar infecciones por la bacteria Salmonella. Lo primero que hacemos es buscar una molécula biológica capaz de reconocer y unirse a este tipo específico de bacteria. Los anticuerpos que forman parte de nuestro sistema inmunitario son buenos candidatos: su función es reconocer la superficie bacteriana y unirse fuertemente a ella. Luego, pegamos estas moléculas a microelectrodos de oro o de carbono utilizando un pegamento químico, y tenemos casi pronto el biosensor. Cuando el electrodo se pone en contacto con una gota de sangre, las bacterias presentes -en caso de que las hubiera- quedan retenidas por el anticuerpo, que funciona como el anzuelo de una caña de pescar. Las bacterias unidas liberan luego una enzima que cede electrones al microelectrodo, dando origen a una corriente eléctrica pequeña pero medible. El valor de dicha corriente eléctrica es indicador de la concentración de bacterias en la sangre.

Nuestro trabajo actual se focaliza en la obtención de un biosensor capaz de medir exosomas presentes en la sangre, en un trabajo colaborativo entre la Facultad de Ciencias y el Institut Pasteur de Montevideo. Los exosomas son vesículas pequeñas que muchas células liberan al torrente sanguíneo. En su interior contienen un conjunto de proteínas y ácidos nucleicos que son característicos de las células de las que derivan. Lo interesante es que las células cancerígenas liberan a la sangre una gran cantidad de exosomas. Si utilizamos anticuerpos específicos para “pescar” estos exosomas tumorales y analizarlos, podríamos obtener un biosensor capaz de detectar tumores en una etapa precoz. Y como decíamos al principio, la detección temprana hace la diferencia en el manejo y tratamiento del cáncer.


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