miércoles, 13 de marzo de 2013

Bye-bye PCR: el chip “prodigioso” que detecta bacterias en 30 minutos

El control de las enfermedades infecciosas causadas por bacterias patógenas depende de un diagnóstico rápido  y preciso. Según el tipo de microorganismo, es necesario su cultivo en el laboratorio lo que puede resultar peligroso y en muchos casos necesitar varios días e incluso semanas. Algunos microorganismos simplemente no crecen en los medios de cultivo. Desde hace ya muchos años se han ido desarrollando ensayos moleculares basadas en la amplificación específica del genoma de la bacteria mediante la técnica de la PCR (Polymerase Chain Reaction, pincha aquí si quieres ver un vídeo [1:47] que explica cómo funciona la PCR).

Son decenas de miles los artículos científicos publicados sobre el empleo de esta técnica para detectar patógenos microbianos. Pero la reacción de PCR también tiene algunas limitaciones: emplea componentes enzimáticos muy sensibles que requieren una cuidadosa purificación de los ácidos nucleicos (ADN o ARN) de la bacteria, y sofisticados y caros termocicladores. Además, la técnica requiere ciertas habilidades por parte del personal. Por eso, sigue siendo un reto el desarrollar tecnologías sencillas y baratas que permitan un diagnóstico rápido y preciso.

Un grupo de investigadores canadienses han desarrollado un pequeño dispositivo que combina un sistema para romper y lisar las bacterias con un biosensor electroquímico ultrasensible capaz de detectar la bacteria. 

El chip incluye un biosensor que contiene unas sondas (monocadenas de ADN específicas) que al unirse o hibridarse con el ADN complementario de la bacteria generan una respuesta electrocatalítica que se traduce una señal eléctrica detectable.

El sistema integra en un único dispositivo todo lo necesario. Primero se introduce a través de una jeringa en una cámara de lisis la muestra problema, que contiene las bacterias.  Se aplica una descarga eléctrica capaz de romper y lisar las bacterias, lo que libera sus ácidos nucleicos. La muestra pasa al chip de detección que consiste en unos microelectródos que detectan secuencias de ácidos nucleicos específicas que se unen a sondas moleculares inmovilizadas en el sensor. Esta reacción de hibridación genera una señal eléctrica fácilmente detectable en el sensor. El proceso se completa en menos de 30 minutos.

El chip lo han validado con muestras de Escherichia coli (una bacteria Gram-negativa) y de Staphylococcus (Gram-positiva y más resistente a la lisis). Comprobaron que la descarga eléctrica era capaz de romper ambas bacterias y liberar sus ácidos nucleicos. Y mediante hibridación con sondas específicas detectaron cantidades tan pequeñas como 1 bacteria por microlitro! También lo ensayaron con muestras de orina contaminadas con las mismas bacterias.  

Es el primer sistema de detección “PCR-free” basado en un chip que incluye una cámara de lisis acoplada a un microsensor ultrasensible.  Todos los componentes del sistema son muy baratos y están integrados en un solo dispositivo muy fácil de usar.

Aunque es necesario realizar más pruebas con diferentes tipos de microorganismos, a distintas concentraciones y en muestras biológicas reales, no cabe duda que este nuevo chip  “prodigioso” puede ser el comienzo de una nueva revolución en la detección de microbios patógenos, como lo fue en su día la PCR: la “vieja” PCR que quizá ahora pase ya a los libros de historia!

Lam, B., et al. (2012). Polymerase Chain Reaction-Free, Sample-to-Answer Bacterial Detection in 30 Minutes with Integrated Cell Lysis Analytical Chemistry, 84 (1), 21-25 DOI: 10.1021/ac202599b

8 comentarios:

  1. Respuestas
    1. y desde un IPhone... sigo siendo de los microbiologos mañosos de vieja escuela jojojojoj

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  2. Espero que pase la etapa de prototipo.

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  3. Buen día. Podríamos tener un falso positivo, por ejemplo en perros que hayan sido recientemente vacunados, con un biológico que use como antígeno una bacterina (con la bacteria completa inactivada) de varios serovares de leptospira??

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    1. Gracias por tu interés, pero lamentablemente no te sé responder. Lo siento.

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