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Los investigadores desarrollan método nuevo para diagnosticar y para vigilar desordenes autoinmunes

Los investigadores del instituto de la física general de Prokhorov de la academia de ciencias rusa y del instituto de Moscú de la física y de la tecnología han desarrollado un método nuevo para diagnosticar y vigilar desordenes autoinmunes. Dentro de los simples 25 minutos, su nuevo biosensor no sólo mide la concentración de autoanticuerpos en suero de sangre humana con sensibilidad extremadamente alta, pero también -- por primera vez -- cuantifica su actividad. La combinación de estos parámetros permiso la elaboración de las nuevas consideraciones diagnósticas para las enfermedades autoinmunes, así como nuevas aproximaciones a su tratamiento. El papel fue publicado en biosensores y bioelectrónica, el gorrón científico más alto del campo de la tecnología biosensing y química analítica.

Los autoanticuerpos producidos por el sistema inmune malinterpretan las células y los órganos del organismo como objetivos, causando desordenes autoinmunes. Los autoanticuerpos se asocian a más de 80 enfermedades autoinmunes serias que colocan de artritis reumatoide, de psoriasis, y de lupus a la esclerosis múltiple y a la diabetes del tipo 1. Muchos de ellos requieren cuidado y el tratamiento de por vida aliviar el sufrimiento. Los autoanticuerpos están presentes en la sangre del cerca de 10% de la población. Debido a una alta incidencia de desordenes autoinmunes, el impacto económico es enorme y se estima para algunos países como dos veces el del cáncer. Los autoanticuerpos aparecen en sangre mucho antes de que inicio clínico, y sus características se pueden utilizar para prever actividad y severidad de la enfermedad.

Actualmente, el tratamiento de enfermedades autoinmunes es substancialmente complicado debido a las variaciones dramáticas en los resultados de pruebas comerciales al lado de diversos fabricantes.

“Dependiendo del laboratorio que funciona con la prueba, y del método usado, la concentración del autoanticuerpo medida en la misma muestra al mismo tiempo puede variar por un factor de 10,” dice uno de Alexey Orlov, científico mayor del papel autores del laboratorio de Biophotonics en GPI RAS y del laboratorio en MIPT, de la nanobiotecnología graduado 2010 de MIPT. “De hecho, nadie podía confiar en la concentración del autoanticuerpo como parámetro cuantitativo para evaluar eficiencia de la terapia.”

Tales inconsistencias en resultados de la prueba provienen la naturaleza compleja de autoanticuerpos. Un autoanticuerpo comprende un equipo de muchas moléculas heterogéneas que obren recíprocamente con uno a y con un objetivo en substancialmente maneras diferentes. Hasta ahora, ninguna técnica ha ofrecido la capacidad de explicar este factor.

También, los métodos existentes, ampliamente utilizados en la práctica clínica, no ofrecen la opción para caracterizar actividad del anticuerpo -- el parámetro que muestra cómo es destructivo los anticuerpos son apuntar tejidos. Los autores han desarrollado una herramienta que aborda ambas entregas inmediatamente: Realiza mediciones rápidas de la alto-sensibilidad de la actividad y de la concentración del autoanticuerpo.

Otra característica innovadora es la determinación simultánea en una única muestra de la concentración y de la actividad de autoanticuerpos a varios objetivos. Tal aproximación aumenta substancialmente el mérito diagnóstico de la solución porque diversos niveles de autoanticuerpos a los objetivos disímiles pueden ser indicativos de enfermedades distintas. Un análisis de correlación de los datos obtenidos en paralelo en autoanticuerpos múltiples puede aumentar considerablemente la exactitud de diagnósticos.

Por eso llamamos nuestro múltiplex del sistema, o multiparametric. Una ventaja fuerte es los materiales de consumo usados en nuestra técnica: Utilizamos un cristal de tapa estándar del microscopio. Su bajo costo es especialmente importante para los diagnósticos médicos en masa, que requiere materiales de consumo disponibles.”

Averyan Pushkarev, co-autor del estudio, estudiante doctoral de MIPT y alumno 2018

Mientras que el estudio demuestra la caracterización simultánea de anticuerpos a dos objetivos, las personas están trabajando en el aumento de ese número. Usando la tecnología del microchip, por ejemplo, los millares de 100 objetivos micrón-clasificados se pueden depositar en un error de cristal.

En la nueva técnica, una gota del suero paciente de sangre se pasa sobre la superficie de cristal del error. Si los anticuerpos están presentes en el suero, encuentran sus objetivos depositados sobre el cristal y el lazo a ellos, aumentando el espesor del biolayer sobre el cristal. Bajo error de cristal, hay un sistema de la interferometría desarrollado en GPI RAS. Este programa de lectura óptico único habilita las mediciones en tiempo real del espesor de la capa molecular en cada sitio en la superficie de cristal.

“Un detalle fundamental importante: A diferencia de una multitud de otros métodos, hacemos que los autoanticuerpos obren recíprocamente con los blancos móviles bastante que ésos inmovilizados en una superficie,” Orlov agrega. “Ésta es la primera solución que permite la investigación de la acción recíproca del autoanticuerpo con los objetivos en su forma y ambiente naturales, pues están presentes en un organismo vivo.”

Esto se logra como sigue (fig. 1). Una vez que un autoanticuerpo ata a un objetivo sobre el cristal, los investigadores bombean una solución de las moléculas libres del objetivo a lo largo del cristal. En ese momento, los autores ejecutan una aproximación que nadie ha podido poner en la práctica para la tarea importante mencionada. Cada autoanticuerpo posee uno o más fragmentos del reconocimiento, conocidos como los Fabuloso-fragmentos o “manos,” que pueden reconocer y asir objetivos. En la prueba, un autoanticuerpo ase el objetivo inmovilizado con una “mano” y utiliza las otras para coger objetivos movibles de la muestra del suero. Este proceso entrega datos cuantitativos sobre la actividad (nativa) real de anticuerpos. Por otra parte, este montaje, por una parte, ofrece la inmovilización del autoanticuerpo en el cristal en su forma natural, y por otra parte, disminuye el atascamiento de los componentes no nativos que pueden afectar a los resultados.

“Hemos desarrollado no sólo una prueba diagnóstica eficiente pero también una herramienta única para la investigación de autoanticuerpos,” los comentarios del papel Petr mayor Nikitin autor, que dirige el laboratorio de Biophotonics en GPI RAS y es un graduado 1979 de MIPT. “Usando muestras de sangre pacientes, hemos demostrado que el parámetro cuantitativo de la actividad del autoanticuerpo es independiente de su concentración. Los clínicos ahora tienen una herramienta para cuantitativo vigilar ambos parámetros dominantes en el curso de una enfermedad, y la novela que elaboraba avance los métodos para los diagnósticos y el tratamiento de desordenes autoinmunes.”

El estudio fue soportado por el asiento ruso de la ciencia.

Source:
Journal reference:

Orlov, A.V., et al. (2020) Multiplex label-free biosensor for detection of autoantibodies in human serum: Tool for new kinetics-based diagnostics of autoimmune diseases. Biosensors and Bioelectronics. doi.org/10.1016/j.bios.2020.112187.