La ciencia de la separación guía la investigación de enfermedades en la Universidad Estatal de Colorado
Entre las enfermedades infecciosas, la tuberculosis es una de las peores. Fácilmente propagada por el aire por quienes tienen una infección activa, es una plaga que está diezmando a los países en desarrollo.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que, en 2014, 9,6 millones de personas enfermaron de la enfermedad y 1,5 millones murieron, y que el 95% de los casos y muertes se produjeron en países en desarrollo.
No todas las personas infectadas muestran síntomas de la enfermedad, pero en el caso de los que tienen una infección activa, uno de cada dos pacientes morirá sin el tratamiento adecuado. Para los pacientes infectados por el VIH, la tuberculosis es casi siempre una sentencia de muerte si no se trata. La tuberculosis es curable y prevenible, aunque es especialmente difícil de diagnosticar en los niños. La prevención se basa en la detección y el tratamiento tempranos y en los programas de cribado.
En proyectos financiados por la Fundación Bill y Melinda Gates y el NIAID, investigadores de la Universidad Estatal de Colorado, en colaboración con equipos de la Universidad de Notre Dame y la Universidad de California en San Francisco, están desarrollando métodos con cromatografía líquida (CL) y espectrometría de masas (EM) para identificar biomarcadores patogénicos que algún día puedan resultar útiles para diagnosticar y tratar la enfermedad.
Las investigadoras principales, las doctoras Karen Dobos y Nicole Kruh-Garcia, junto con la directora de la instalación de proteómica y metabolómica de la Universidad, la doctora Jessica Prenni, y su equipo, han desarrollado un método de LC-MS sensible y preciso para detectar un panel de nueve biomarcadores peptídicos bacterianos de los exosomas del suero del huésped que se correlacionan con la infección.
El método podría identificar algún día biomarcadores a partir de los cuales se puedan desarrollar ensayos posteriores que identifiquen a los que padecen, o tienen más riesgo de padecer, la enfermedad en toda su extensión y los pongan en tratamiento, un paso importante para frenar la transmisión y la propagación de la enfermedad.
El método actual de LC-MS se dirige a péptidos sustitutos derivados de las proteínas de Mycobacterium tuberculosis (Mtb) objeto de estudio. Para este método, la sensibilidad es primordial, especialmente porque los péptidos bacterianos objetivo deben detectarse en el fondo del suero humano. La robustez y el rendimiento también son fundamentales debido a la complejidad y al gran número de muestras de investigación clínica que deben analizarse.
Para lograr la sensibilidad, la solidez y el rendimiento analíticos necesarios, el equipo del Dr. Prenni en la CSU emplea un novedoso dispositivo de separación a microescala: el sistema ionKey/MS™de Waters, ganador de un premio I+D 100 en 2015. El dispositivo de separación iKey™ es un cartucho autónomo del tamaño aproximado de un smartphone que se integra con el sistema ACQUITY UPLC® M-Class y el espectrómetro de masas Xevo® TQ-S.
La separación cromatográfica de los péptidos de la muestra se produce en partículas de 1,7 micras empaquetadas dentro de un canal de 150 micras (i.d.) grabado en un sustrato monolítico de cerámica. A medida que los péptidos separados eluyen del iKey, se introducen en la fuente de electrospray del espectrómetro de masas. Una separación a esta escala y con un caudal de microlitros/minuto produce eficazmente un penacho de gotas muy finas y cargadas que el espectrómetro de masas capta.
La eficacia del muestreo, la eficiencia de la ionización y el rendimiento cromatográfico que permite ionKey/MS son iguales, y para algunos péptidos, mejores que los del nanoelectroespray tradicional. El equipo del Dr. Prenni ha realizado miles de separaciones con una sola iKey sin observar una degradación del rendimiento.
El método desarrollado por el equipo de la CSU se está probando ahora con una cohorte de 600 pacientes de tuberculosis y controles. En última instancia, su objetivo es que un día los datos generados a partir de esta investigación puedan traducirse en una prueba de próxima generación para los puntos de atención de la tuberculosis que sea accesible incluso en entornos con pocos recursos.
La ciencia y los rigurosos programas de control sanitario han librado al mundo de la viruela y pronto, quizás, de la poliomielitis. ¿Será la tuberculosis la siguiente en la lista?
Para más información:
Escuche a las doctoras Jessica Prenni y Karen Dobos describir su trabajo, grabado durante la Pittcon 2016 en la emisora NPR de Atlanta, WABE (su segmento comienza en el minuto 26:15)
Este artículo apareció por primera vez en Pittcon Today, 3/10/2016.
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