Muy cerca de las pruebas hormonales de diagnóstico inmediato
Los biosensores(se abrirá en una nueva ventana) detectan la concentración o actividad de sustancias químicas a través de moléculas naturales, como enzimas o anticuerpos, que se unen a otros elementos para vivir. La producción de anticuerpos es cara, por lo que minimizar los costes de los biosensores y maximizar la selectividad y sensibilidad suelen ser objetivos difíciles de alcanzar al mismo tiempo. Hasta la fecha, las pruebas de anticuerpos en el suero sanguíneo, muy eficaces pero caras, son el método de referencia para la detección de hormonas. Con el apoyo del programa de becas individuales de investigación Marie Skłodowska-Curie(se abrirá en una nueva ventana), el equipo del proyecto SENSHOR ha proporcionado una alternativa económica y eficaz, que reemplaza los anticuerpos con algo de ayuda de las bacterias. Además, la toma de muestras de orina en lugar de suero sanguíneo abre la puerta a la biodetección inmediata y rentable de todo tipo de moléculas importantes.
Desde la genética bacteriana y los puntos cuánticos hasta los biosensores
La progesterona(se abrirá en una nueva ventana) es una importante hormona esteroidea que influye en la regulación del ciclo menstrual y en la preparación y el mantenimiento del útero para el embarazo. Las pruebas de progesterona en suero(se abrirá en una nueva ventana) se utilizan para evaluar la fertilidad y el estado de un embarazo. Sin embargo, dependen de los anticuerpos, ya de por sí caros de producir, que se unen de forma irreversible a la progesterona, lo que significa que no pueden recuperarse y utilizarse de nuevo. En el marco de una colaboración sólida con Mark W. Grinstaff, James E. Galagan y sus compañeros de la Universidad de Boston(se abrirá en una nueva ventana), Sébastien Lecommandoux, coordinador del proyecto, y su compañera Chloé Grazon, ambos de la Universidad de Burdeos(se abrirá en una nueva ventana), tuvieron una idea mejor. «La innovación fundamental del proyecto SENSHOR fue utilizar las proteínas llamadas factores de transcripción(se abrirá en una nueva ventana) para detectar hormonas. Los factores de transcripción son proteínas que se unen de forma reversible a secuencias específicas de ADN en presencia de un analito para controlar la expresión genética. Por primera vez, las proteínas sensibles a las hormonas se han producido en las bacterias y se han utilizado “ex vivo” para desarrollar un sensor», explica Lecommandoux. Para crear una señal que pudiera detectarse, Grazon aprovechó el fenómeno singular de la transferencia de energía por resonancia de fluorescencia(se abrirá en una nueva ventana) (FRET, por sus siglas en inglés). La FRET es un proceso físico que depende de la distancia de transferencia de energía de un fluoróforo molecular excitado (el donante) a otro fluoróforo (el aceptador). En el caso del sensor, el par donante-aceptador es una proteína factor de transcripción etiquetada con fluorescencia y una secuencia de ADN fluorescente. Cuando no hay una hormona en la muestra para distanciar a los dos, pueden intercambiar energía según la FRET. La presencia de la hormona hace que se separen, lo que impide la transferencia de energía y perturba la señal de fluorescencia. La fluorescencia proviene de puntos cuánticos(se abrirá en una nueva ventana), elegidos por su brillo y resistencia al fotoblanqueo(se abrirá en una nueva ventana). Lecommandoux explica: «En SENSHOR, mejoramos la estabilidad de los puntos cuánticos fluorescentes de FRET(se abrirá en una nueva ventana). Su solidez también nos permitió mejorar la relación señal-ruido y, por lo tanto, el límite de detección del sensor».
Allanar el camino hacia los biosensores de diagnóstico inmediato
«Utilizamos nuestra plataforma pionera de biosensores para detectar con éxito la progesterona en la orina en concentraciones naturales y desarrollamos un dispositivo de sobremesa barato y portátil que proporciona la misma respuesta de fluorescencia a la valoración de progesterona. Con la misma metodología, podríamos desarrollar un biosensor para casi todo lo que es metabolizado por las bacterias», afirma Grazon. Estos resultados revolucionarios se publicaron(se abrirá en una nueva ventana) en la prestigiosa revista arbitrada «Nature Communications». El equipo logró con éxito inmovilizar el biosensor en una superficie(se abrirá en una nueva ventana) y también incrustarlo en hidrogeles(se abrirá en una nueva ventana), pasos importantes hacia el desarrollo de dispositivos funcionales para aplicaciones reales. Los resultados de SENSHOR allanan el camino hacia unos biosensores rentables y portátiles para la detección inmediata de hormonas y otros elementos.
