Nuevos biosensores miden fármacos tóxicos en pacientes con cáncer, artritis y trasplante de órganos
Los investigadores están un paso más cerca de transformar una industria diagnóstica mundial valorada en 70.000 millones de dólares con nuevos biosensores de diseño que «activan» el color o las respuestas eléctricas a los fármacos utilizados en el cáncer, artritis y tratamiento de trasplante de órganos. Crédito: Universidad Tecnológica de Queensland (QUT)
Los investigadores están un paso más cerca de transformar una industria diagnóstica global de US$70 mil millones con nuevos biosensores de diseño que ‘activan’ respuestas eléctricas o de color a los medicamentos utilizados en el cáncer, la artritis y el trasplante de órganos tratamiento.
Los investigadores de la Alianza de Biología Sintética CSIRO-QUT han probado su enfoque modular para construir proteínas artificiales de biosensores de molécula pequeña diseñadas para capturar biomarcadores de elección y producir respuestas medibles en colaboración con la Universidad de Clarkson en los EE. UU. y Pathology Queensland.
En dos estudios separados, los biosensores se adaptaron para medir con precisión los medicamentos inmunosupresores ciclosporina A, tacrolimus y rapamicina, y el medicamento contra el cáncer metotrexato, que requiere una estrecha vigilancia para reducir la toxicidad y el daño a los órganos.
El investigador principal, el profesor Kirill Alexandrov, dijo los biosensores de proteínas tenían el potencial de expandir la atención al paciente al permitir pruebas sofisticadas en equipos de laboratorio más baratos y nuevos dispositivos de punto de atención.
«Las proteínas son el núcleo de un mercado de diagnóstico global de US $ 70 mil millones que depende en gran medida del procesamiento del laboratorio central», dijo el profesor Alexandrov.
«Nuestra tecnología de biosensores permitirá realizar pruebas como la monitorización de fármacos terapéuticos g en equipos menos sofisticados que es más probable que encuentre en laboratorios y hospitales pequeños, regionales o remotos».
Las pruebas futuras también pueden requerir muestras biológicas más pequeñas con investigadores que demuestren que un biosensor podría medir con precisión los niveles de ciclosporina A en muestras de sangre de un microlitro.
«Con un mayor desarrollo, la tecnología de biosensores podría conducir a una prueba de punción en el dedo que potencialmente proporcione a los médicos los resultados del paciente en 3-5 minutos durante una consulta estándar», dijo el profesor Alexandrov.
El profesor Alexandrov dijo que la complejidad y la fragilidad de las proteínas dificultaban la construcción y el uso de biosensores de proteínas, pero el diseño modular ayudó a aliviar el problema y podría adaptarse para apuntar potencialmente a cualquier molécula pequeña, no solo a fármacos terapéuticos.
Dijo que las nuevas proteínas fueron producidas por bacterias diseñadas, modificadas usando tecnología de ADN recombinante para producir moléculas interruptoras artificiales que se adaptaron para reconocer un fármaco en particular.
«La p Los biosensores de proteínas se ‘apagan’ como un circuito eléctrico al que le falta una pieza. Solo el bioquímico específico en los fluidos humanos como la sangre o la saliva puede completar el circuito y ‘encender’ una señal proporcional a la cantidad de biomarcador detectado», dijo.
Cuando se activan, los diferentes biosensores de proteínas producen un cambio de color para lecturas basadas en tonos o corriente electroquímica.
El profesor Alexandrov dijo que el equipo experimentó con aplicaciones que usaban tecnología de glucómetro común para desarrollar un dispositivo económico, portátil y preciso.
«Los biosensores electroquímicos activados descompusieron la glucosa y generaron electrones como subproductos para producir una corriente eléctrica proporcional a la cantidad de molécula objetivo capturada», dijo.
«El equipo de Clarkson también demostró la viabilidad de multiplexar este tecnología para detectar dos biomarcadores diferentes al mismo tiempo».
A pesar del éxito del experimento, el profesor Alexandrov dijo que la tecnología del glucómetro era específica para el uso y que los investigadores tendrían que rediseñar los dispositivos y los procesos de fabricación para nuevos usos clínicos.
«Hay una gran cantidad de parámetros para reconciliar al construir un dispositivo médico. Es increíblemente difícil y es por eso que las nuevas tecnologías de diagnóstico llegan al mercado muy lentamente», dijo.
El profesor Alexandrov es del Centro QUT para Genómica y Salud Personalizada, el Centro QUT para la Agricultura y la Bioeconomía, y la Facultad de Ciencias de QUT. Dijo que la investigación futura se centraría en la estabilidad, la sensibilidad y la capacidad de fabricación del biosensor de proteínas.
Angewandte Chemie (11 de octubre de 2021) y Nature Communications han publicado recientemente estudios que validan diferentes diseños de biosensores ( 8 de diciembre de 2021).
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El biosensor de anticuerpos ofrece monitoreo ilimitado de fármacos en el punto de atención Más información: Zhong Guo et al, Diseño de un sistema de dimerización química controlado por metotrexato y su uso en dispositivos bioelectrónicos, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-27184-w Información de la revista: Nature Communications, Angewandte Chemie
Proporcionado por la Universidad Tecnológica de Queensland Ciudad ación: Nuevos biosensores miden fármacos tóxicos en pacientes con cáncer, artritis y trasplante de órganos (19 de diciembre de 2021) consultado el 29 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/2021-12-biosensors-toxic-drugs -cancer-arthritis.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.