Nuevos biosensores ayudan a controlar la fenilcetonuria
Esta enfermedad es un defecto congénito poco común que aumenta el metabolismo del aminoácido fenilalanina. Si no se trata, puede causar discapacidad intelectual, convulsiones, trastornos mentales y problemas conductuales. Sin embargo, si se detecta de forma temprana a través de programas de cribaje en recién nacidos, la enfermedad puede controlarse con una dieta estricta. Lamentablemente, dado que la enfermedad es poco frecuente, las pruebas son complejas y el equipo de laboratorio necesario es muy costoso, muchos hospitales en países en desarrollo no realizan un cribaje regular de fenilcetonuria. El problema se complica aún más porque actualmente no se pueden controlar en casa los niveles en sangre de fenilalanina. El proyecto LABPATCH (Lab-in-a-patch for PKU self-assessment), financiado por el Consejo Europeo de Investigación (CEI), se propuso afrontar la situación mediante el desarrollo de biosensores basados en enzimas que puedan detectar fácilmente los niveles de fenilalanina (L-Phe), uno de los principales indicadores de la enfermedad. «Al reducir el coste de los materiales empleados para las mediciones, los hospitales y pacientes en países en desarrollo tendrán acceso a los biosensores de LABPATCH», comenta Paul Soto, un investigador del proyecto.
Dos innovadores biosensores
Basándose en el trabajo con biosensores realizado durante un proyecto anterior financiado con fondos europeos, LT-NRBS, los investigadores de LABPATCH ahora están desarrollando un biosensor enzimático espectrofotométrico y un biosensor electroquímico. En relación con los primeros, los ensayos enzimáticos empleados para medir la concentración de los niveles de L-Phe se realizan en placas de noventa y seis pocillos. Esto hace que sea posible analizar de forma simultánea las muestras de múltiples pacientes y con un sistema de alto rendimiento, lo cual a su vez permite controlar los niveles de L-Phe con mayor frecuencia. Según explica la investigadora del proyecto, Morgane Valles: «El biosensor muestra una alta sensibilidad en el rango fisiológico de las concentraciones de L-Phe, por lo que puede detectar los niveles de L-Phe relacionados con la aparición de la fenilcetonuria. El biosensor también utiliza enzimas inmovilizadas, lo cual aumenta su durabilidad, facilidad de uso y rentabilidad». En cuanto al biosensor electroquímico, el paciente lleva este dispositivo en casa como un parche. El parche contiene electrodos modificados con biorreceptores selectivos de la Phe que detectan automáticamente sus niveles de Phe en el sudor de manera no invasiva, por lo que no se requiere experiencia médica ni costosas instalaciones. El parche se conecta a una unidad de control en miniatura para el funcionamiento de los electrodos y la transmisión inalámbrica de datos a un dispositivo externo (un teléfono inteligente o tableta). Los biosensores de LABPATCH, validados con muestras de sangre humana anonimizadas con diferentes concentraciones de fenilalanina, demostraron ser reproducibles entre lotes de muestras.
Una detección temprana más accesible
Al desarrollar biosensores de bajo coste fáciles de usar, el proyecto LABPATCH está debidamente posicionado para influir notablemente en la detección de la fenilcetonuria en países en desarrollo. Según comenta el investigador del proyecto Rafael Artuch: «Normalmente la concentración de Phe en sangre solo se analiza en laboratorios especializados y con una frecuencia de una o dos veces al mes. Sin embargo, con LABPATCH los pacientes pueden supervisar sus niveles de Phe en casa y así los doctores disponen de los datos que necesitan para controlar mejor la enfermedad». A pesar de estos logros, los investigadores del proyecto indican que aún hay margen de mejora, en particular en relación con la reproducibilidad y la inestabilidad térmica y química de los biosensores. Soto añade: «Estos inconvenientes tecnológicos inherentes a los sensores basados en enzimas pueden mitigarse mediante una caracterización adecuada de los biosensores y mediante la ingeniería de proteínas. La siguiente fase del proyecto se concentrará en esas mejoras».
Palabras clave
LABPATCH, biosensor, fenilcetonuria, fenilalanina, L-Phe, LT-NRBS, biosensor enzimático espectrofotométrico
