Científicos desarrollan biosensor para detección de VPH

Por Érika Rodríguez

Zacatecas, Zacatecas. 19 de enero de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Un equipo de especialistas de la Universidad Autónoma de Zacatecas (UAZ) ha desarrollado un biosensor para la detección temprana del virus del papiloma humano (VPH), cuya infección persistente puede causar cáncer cervicouterino.

Izquierda: células normales; derecha: células infectadas por VPH. Imagen cortesía deWikimedia Commons.

Este biosensor, cuya iniciativa fue financiada por el Fondo Mixto de Fomento a la Investigación Científica y Tecnológica (Fomix), es un proyecto multidisciplinario, en donde tras cuatro años consecutivos de investigación, contribuyen expertos en las áreas de Biología Molecular, Electroquímica, Ingeniería Química y Electrónica.

El doctor Sergio Miguel Durón Torres, miembro nivel I del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), cuya área de desarrollo es la electroquímica, así como la doctora Marisol Galván Valencia, cuya especialidad consiste en fisiología y neurociencias, compartieron para la Agencia Informativa Conacyt su proyecto.

“Entre las aplicaciones que hemos desarrollado está la emulación o diseño de sensores electroquímicos de ADN. En específico nos hemos centrado en detectar el virus del papiloma, el cual es una de las principales causas de mortalidad a nivel nacional y mundial, ya que es el causante del cáncer cervicouterino. El cáncer cervicouterino es muy peligroso porque cuando se logra detectar es en etapas muy avanzadas de la enfermedad, por ello asumimos la idea de tener una detección temprana del virus y que no logre avanzar a etapas tardías”, detalló Durón Torres.

Fases de extracción en biología molecular

Se ha mantenido una colaboración con el Hospital General Fresnillo, Zacatecas, quienes otorgan a los investigadores las muestras para llevar a cabo la medición. Posteriormente, el doctor Jorge Ayala Luján, del Laboratorio de Patología y Diagnóstico Molecular de la UAZ, es quien se encarga de la extracción del fragmento de ADN requerido para tomar la muestra inicial.

“El papiloma tiene una sección que no tiene ninguna otra especie, por eso podemos ser altamente específicos en la detección. Incluso se pueden identificar mutantes del virus, ya que cuando cambian se refleja en el ADN, aunque se trate de un cambio muy pequeño”, añadió el doctor Durón Torres.

Electroquímica aplicada

Una vez que se tiene la sección del ADN, se pega una cadena sencilla en un electrodo de oro. A través de este proceso, llamado espectroscopía de impedancia electroquímica, se hace una serie de transferencia de electrones a este electrodo y consecuentemente se hace pasar a una molécula de oligonucleótido para emitir una señal que pueda ser vista por el usuario. “Como es altamente específico, en el electrodo de oro al pegarse la cadena sencilla con la muestra, si es el VPH se va a hibridar; si no es el virus, no se hibrida. Ese es el evento que permite la detección”, detalló.

 El doctor mencionó que la cantidad de electrones varía si la cadena es sencilla o doble; sin embargo, la sensibilidad es muy alta debido a que se utilizan concentraciones nanomolares, que van desde 10-12 a 10-9. Al respecto, la doctora Galván Valencia explicó: “Esta cantidad mínima es muy importante porque en las etapas tempranas del virus se encuentra a muy bajas concentraciones (…) Así se podrían detectar cuáles son las poblaciones que están en riesgo y que por lo tanto serían las más susceptibles de vacunar, detectar cuál es el tipo de virus con el que se están infectando y si es oncogénico o no. Se podrían tomar muchas medidas de prevención de salud si se tuvieran estos métodos de detección altamente sensibles que detectan cuando aún en pequeñas concentraciones ya hay presencia de virus”.

A través de la detección, no solamente se indica si hay o no presencia de virus, sino también se indicaría la cantidad, si está avanzado, si es un mutante o si hay patología o peligro de enfermedad. “Esto ya se hace desde el punto de vista experimental. De ahí hay que extrapolarlo, todo está hecho a través de técnicas tradicionales de biología molecular, equipo grande que solo hay en laboratorios muy especializados. Entonces, no le sirve al usuario final porque es costoso y tardado, por eso la idea es ir más allá obteniendo un dispositivo pequeño que realice la misma función”, agregó el doctor Durón Torres.

El ingeniero en electrónica, Roberto Espinosa Lumbreras, quien es becario Conacyt, se encuentra diseñando la estructura electrónica para el sensor detector, resultado de su tesis doctoral. Por medio del dispositivo se obtienen los mismos resultados que en el laboratorio pero a través del uso de señales en un display.

El doctor Durón Torres indicó que ellos conforman la creación de la tercera generación de este dispositivo, pues se pretende simplificar la arquitectura electrónica, que cada vez sea más sencillo su uso, para ofrecer la portabilidad necesaria con la finalidad de llegar al usuario final, en términos de uso doméstico. Además agregó que este dispositivo ya puede ser comercializado y distribuido a nivel de investigación o laboratorios clínicos, en donde cuentan con los medios para la obtención del ADN.

Proyecciones a futuro

Tras la creación del dispositivo electrónico se pretende dar un seguimiento de investigación en la cuestión clínica, con el objetivo de simplificar el procedimiento en donde se extraen las células y el ADN de la muestra del paciente, facilitando la detección de la presencia del VPH por parte del usuario final.

“Si fuera sangre u orina no habría ningún problema, pero como estos virus se ubican en células internas, la mujer va con un ginecólogo para que extraiga la muestra con las debidas condiciones y a esa muestra colocar algún reactivo para romper la célula y el ADN, liberando el fragmento con la información necesaria para hacer uso del dispositivo”, agregó la doctora Galván Valencia.

Añadió, además, que la experiencia adquirida al realizar este tipo de dispositivos sirve para diferentes aplicaciones, fortaleciendo infraestructura, especializando recursos humanos y generando una cultura de conocimientos en el desarrollo de biosensores. “Se espera que las mayores demandas existirán en las próximas décadas. En todos los ámbitos: en la parte ambiental para detectar contaminantes, en biomédica no solo para detectar un virus sino moléculas de interés clínico para generar marcadores en diagnósticos y detectar procesos evolutivos de cáncer. Estos dispositivos estarán a la venta y será mucho más fácil el diagnóstico y seguimiento de alguna enfermedad. El mercado es enorme porque la demanda es altísima”, describió.

El doctor Durón Torres agregó que, derivado de proyectos como este, se cuenta con una propuesta de posgrado en la Unidad Académica de Ciencias Químicas de la UAZ, en la que se cuenta con dos vertientes, una de química biológica y otra de química de materiales y energética para, en conjunto, orientar el posgrado al uso de la ciencia y tecnología química, con la intención de fomentar, además de la investigación básica, la aplicación de cada una de las investigaciones a otro nivel de desarrollo. 

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