MADRID 14 Nov. (EUROPA PRESS) -
Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado un dispositivo portátil y no invasivo capaz de detectar biomarcadores de las enfermedades de Alzheimer y Parkinson. El biosensor también puede transmitir los resultados de forma inalámbrica a un ordenador portátil o a un smartphone, según publican en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.
El equipo probó el dispositivo en muestras in vitro de pacientes y demostró que es tan preciso como los más avanzados. En última instancia, los investigadores planean analizar muestras de saliva y orina con el biosensor. El dispositivo también podría modificarse para detectar biomarcadores de otras enfermedades.
El dispositivo se basa en la detección eléctrica en lugar de la química, lo que, según los investigadores, es más fácil de implementar y más preciso.
"Este sistema de diagnóstico portátil permitiría realizar pruebas de detección de enfermedades neurodegenerativas en el hogar y en puntos de atención sanitaria, como clínicas y residencias de ancianos", afirma Ratnesh Lal, profesor de bioingeniería, ingeniería mecánica y ciencia de los materiales de la Escuela de Ingeniería Jacobs de la Universidad de California en San Diego (Estados Unidos) y uno de los autores del artículo.
El Alzheimer y el Parkinson van en aumento y los métodos actuales de detección requieren una punción lumbar y pruebas de imagen, como una resonancia magnética. Como consecuencia, la detección precoz de la enfermedad es difícil, ya que los pacientes se resisten a los procedimientos invasivos.
Las pruebas también son difíciles para los pacientes que ya presentan síntomas y tienen dificultades para moverse, así como para los que no tienen acceso temprano a hospitales o centros médicos locales.
Una de las hipótesis predominantes en este campo, en la que se ha centrado Lal, es que la enfermedad de Alzheimer está causada por péptidos amiloides solubles que se unen en moléculas más grandes, que a su vez forman canales iónicos en el cerebro.
Lal quería desarrollar una prueba capaz de detectar los péptidos beta amiloide y tau -biomarcadores del Alzheimer- y las proteínas alfa sinucleína -biomarcador del Parkinson- de forma no invasiva, concretamente a partir de la saliva y la orina.
Quería basarse en la detección eléctrica en lugar de la química, ya que cree que es más fácil de aplicar y más precisa y también quería construir un dispositivo que pudiera transmitir de forma inalámbrica los resultados de las pruebas a la familia del paciente y a los médicos.
El dispositivo es el resultado de sus tres décadas de experiencia, así como de su colaboración con investigadores de todo el mundo, incluidos los coautores de este trabajo de Texas y China. "Intento mejorar la calidad de vida y salvar vidas", afirma.
Para hacer realidad la visión de Lal, él y sus colegas adaptaron un dispositivo que desarrollaron durante la pandemia de COVID para detectar las proteínas espiga y nucleoproteína del virus vivo SARS-CoV-2, que describieron en 'PNAS' en 2022. Ese avance había sido posible gracias a la miniaturización de los chips y a la automatización a gran escala de la fabricación de biosensores.
El dispositivo descrito en el estudio PNAS de 2023, consiste en un chip con un transistor de alta sensibilidad, comúnmente conocido como transistor de efecto de campo (FET).
En este caso, cada transistor está formado por una capa de grafeno de un átomo de grosor (GFET, con la G de grafeno) y tres electrodos: electrodos de fuente y drenaje, conectados a los polos positivo y negativo de una pila, para hacer fluir la corriente eléctrica, y un electrodo de puerta para controlar la cantidad de flujo de corriente.
Conectada al electrodo de puerta hay una única cadena de ADN, que sirve como sonda que se une específicamente a las proteínas beta amiloide, tau o sinucleína. La unión de estos amiloides con su cadena de ADN específica, denominada aptámero, modifica la cantidad de corriente que circula entre el electrodo de origen y el de drenaje.
El cambio en esta corriente o voltaje es la señal utilizada para detectar los biomarcadores específicos, como los amiloides o las proteínas COVID 19.
El equipo de investigación probó el dispositivo con proteínas amiloides derivadas del cerebro de pacientes fallecidos de Alzheimer y Parkinson.
Los experimentos demostraron que los biosensores eran capaces de detectar los biomarcadores específicos de ambas enfermedades con gran precisión, a la par que los métodos más avanzados existentes. El dispositivo también funciona a concentraciones extremadamente bajas, lo que significa que necesita pequeñas cantidades para las muestras, hasta sólo unos pocos microlitros.
Además, las pruebas demostraron que el dispositivo funcionaba bien incluso cuando las muestras analizadas contenían otras proteínas. Las proteínas tau eran más difíciles de detectar. Pero como el dispositivo analiza tres biomarcadores distintos, puede combinar los resultados de los tres para obtener un resultado global fiable.
La UC San Diego ha concedido la licencia de la tecnología a la empresa biotecnológica Ampera Life, de la que Lal es presidente pero no recibe apoyo financiero de ésta para su investigación.
Los próximos pasos son analizar el plasma sanguíneo y el líquido cefalorraquídeo con el dispositivo y, por último, muestras de saliva y orina. Las pruebas se realizarían en hospitales y residencias de ancianos.
Si esas pruebas salen bien, Ampera Life tiene previsto solicitar la aprobación de la FDA para el dispositivo, con suerte en los próximos cinco o seis meses. El objetivo final es que el dispositivo esté en el mercado dentro de un año.
