Un nuevo dispositivo de laboratorio en un chip, que puede detectar continuamente los niveles de prácticamente cualquier proteína o molécula en la sangre, podría ser transformador para la detección de enfermedades, como la COVID-19.
Investigadores de Stanford (Stanford, CA, EUA), desarrollaron un dispositivo denominado “ELISA en tiempo real” que puede realizar muchos análisis de sangre muy rápidamente y luego unir los resultados individuales para permitir la monitorización continua en tiempo real de la química sanguínea. En lugar de una instantánea, los investigadores terminan con algo más parecido a una película. En su estudio, los investigadores utilizaron el dispositivo para detectar simultáneamente los niveles de insulina y glucosa en ratas de laboratorio diabéticas vivas. Pero los investigadores dicen que su herramienta es capaz de mucho más porque se puede modificar fácilmente para monitorear prácticamente cualquier proteína o biomarcador de enfermedad de interés.
Tecnológicamente, el sistema se basa en una tecnología existente llamada Ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas – ELISA (e-LYZ-a) para abreviar. Las pruebas ELISA han sido el “estándar de oro” de la detección biomolecular desde principios de la década de 1970 y pueden identificar prácticamente cualquier péptido, proteína, anticuerpo u hormona en la sangre. Un ensayo ELISA es bueno para identificar alergias, por ejemplo. También se utiliza para detectar virus como el VIH, el virus del Nilo Occidental y el coronavirus SARS-CoV-2 que causa la COVID-19. El ELISA en tiempo real es esencialmente un laboratorio completo dentro de un chip con pequeñas tuberías y válvulas no más anchas que un cabello humano. Una aguja intravenosa dirige la sangre del paciente a los pequeños circuitos del dispositivo donde se realiza la prueba ELISA una y otra vez.
Los investigadores comparan el proceso con la elaboración de un sándwich de proteínas en el que dos moléculas, o anticuerpos, se unen a la proteína de interés. Se puede personalizar un anticuerpo para buscar y adherirse al biomarcador específico. Una vez que se adhiere, se activa el segundo anticuerpo. Este anticuerpo emite fluorescencia o se ilumina, lo que es monitoreado por una cámara de alta velocidad. Basándose en el brillo de la muestra de sangre, los científicos pueden determinar no solo si la proteína objetivo está presente, sino también su concentración. Cuanta más molécula objetivo exista en la sangre, más brillante será la muestra.
Se han desarrollado monitores de sangre continuos, en tiempo real, para algunos marcadores sanguíneos como glucosa, lactato y oxígeno, pero extender la tecnología más allá de esos pocos ejemplos ha demostrado ser “sumamente difícil”. Esta es la razón por la que la adaptabilidad del ELISA en tiempo real a una miríada de proteínas es especialmente prometedora. El ELISA en tiempo real también podría resultar de gran ayuda para la investigación biomédica, ya que proporciona información instantánea y detallada sobre la eficacia de los medicamentos y otras terapias, pero los investigadores creen que el dispositivo será más útil en las unidades de cuidados intensivos y las salas de emergencia, donde el tiempo y la exactitud son esenciales.
Por ejemplo, en la “tormenta de citoquinas” desencadenada por la enfermedad COVID-19, los investigadores imaginan una versión futura del ELISA en tiempo real que les diga a los médicos si los niveles de citoquinas en un paciente disminuyen en respuesta al tratamiento. Los investigadores ya trabajan para modificar el dispositivo para medir una citoquina clave, conocida como IL-6. Actualmente, las pruebas de IL-6 se deben enviar a un laboratorio para su procesamiento y se necesitan tres días para conocer los resultados.
“En la sepsis, el tiempo es clave: cada hora que pasa, la probabilidad de morir aumenta en un 8%”, dijo Tom Soh, profesor de ingeniería eléctrica y radiología en Stanford. “Los pacientes no tienen tres días para una sola prueba. Eso podría tener implicaciones en el salvamento de vidas”.
