Diseñan un sensor portátil para detectar el Alzheimer y el Parkinson en la saliva

La capacidad para detectar las enfermedades neurodegenerativas de forma temprana es uno de los grandes desafíos de la biomedicina. Diferentes laboratorios trabajan en pruebas para detectar biomarcadores de Parkinson y Alzheimer mediante un simple análisis de sangre, pero lo que anunció este lunes el equipo de Ratnesh Lal, de la Escuela de Ciencias Jacobs de UC San Diego, podría ser incluso más rápido y revolucionario. Se trata de un dispositivo portátil que podría dar un resultado a los pacientes en pocos minutos a partir de una simple muestra de saliva u orina.

El avance se publicó este lunes en un artículo en la revista PNAS, donde los autores detallan que el dispositivo ya se probó con éxito en muestras in vitro de pacientes, aunque todavía necesita algunas validaciones para su puesta en marcha. La gran diferencia con otros sistemas es que, en lugar de análisis químico, se trata de un chip con un transistor de alta sensibilidad, comúnmente conocido como transistor de efecto de campo (FET), que detecta las proteínas que indican la presencia de la enfermedad mediante señales eléctricas. El biosensor está hecho de una capa de grafeno que tiene un solo átomo de espesor y tres electrodos conectados a una única hebra de ADN llamada aptámero, que sirve como anzuelo que captura específicamente a las proteínas que buscan para estas dos enfermedades: los péptidos beta amiloides y tau (para el Alzheimer) y las proteínas alfa sinucleína (para el Parkinson).

Este tipo de avance es posible gracias a la miniaturización de los chips y a la automatización a gran escala de la fabricación de biosensores. También es una adaptación de un dispositivo que los autores de este trabajo desarrollaron durante la pandemia de COVID para detectar las proteínas del virus SARS-CoV-2. Por el momento, probaron el dispositivo con proteínas amiloides derivadas del cerebro de pacientes fallecidos con Alzheimer y Parkinson y demostraron que los biosensores podían detectar biomarcadores específicos para ambas condiciones con gran precisión, al menos tan bien como los métodos de última generación existentes. El dispositivo funciona en concentraciones extremadamente bajas, lo que significa que necesita pequeñas cantidades para las muestras, de unos pocos microlitros, y —debido a su naturaleza eléctrica— también puede transmitir los resultados de forma inalámbrica a una computadora portátil o un teléfono inteligente. 

Los autores de este trabajo reciclaron una herramienta que usaron durante la pandemia de COVID para detectar las proteínas del virus SARS-CoV-2

Las proteínas tau que marcan el Alzheimer fueron más difíciles de detectar, pero los autores se muestran confiados en que, como el dispositivo analiza tres biomarcadores diferentes, puede combinar los resultados de los tres para llegar a un resultado general fiable. La intención de Lal era desarrollar un método no invasivo para facilitar y agilizar los procesos, y los siguientes pasos serán analizar el plasma sanguíneo y el líquido cefalorraquídeo con el dispositivo. “Este sistema de diagnóstico portátil permitiría realizar pruebas en el hogar y en los puntos de atención, como clínicas y hogares de ancianos, para detectar enfermedades neurodegenerativas en todo el mundo”, asegura en una nota de la UC San Diego.  

El último paso será probar si es realmente efectivo en muestras de saliva y orina mediante pruebas en entornos hospitalarios y residencias de ancianos. Si sale bien, la empresa Ampera Life, que también preside Lal, planea solicitar la aprobación del dispositivo por parte de la entidad que regula la Administración de Alimentos y Medicamentos en Estados Unidos (FDA). Según los autores, esto podría suceder en un plazo de cinco o seis meses y el objetivo final es tener el dispositivo en el mercado en un año. 

La revolución de los aptámeros

Carlos Briones, investigador científico del CSIC en el Centro de Astrobiología (CAB-INTA-CSIC), experto en la selección in vitro de aptámeros frente a distintos tipos de biomarcadores y en el desarrollo de biosensores basados en ellos, considera que se trata de un artículo muy interesante que demuestra la utilidad de los aptámeros en biotecnología y biomedicina. “Estamos viendo que son muy útiles en el desarrollo de biosensores específicos frente a distintos tipos de moléculas”, explica. “En mi grupo, en colaboración con el ICMM-CSIC y el Laboratorio Ibérico Internacional de Nanotecnología (INL) desarrollamos biosensores basados en aptámeros similares para la detección del virus de la hepatitis C y estamos trabajando en otras aplicaciones”, señala.

Estamos viendo que los aptámeros son muy útiles en el desarrollo de biosensores específicos frente a distintos tipos de moléculas

Carlos Briones — CAB-INTA-CSIC

Para Briones, la ventaja adicional de este tipo de sensores es que, como describen los propios autores en el artículo, permite desarrollar biosensores portátiles con mucha más rapidez y sensibilidad. “Es un buen ejemplo de cómo la investigación básica tiene aplicaciones directas, porque el desarrollo de aptámeros surgió como un tipo de investigación en el origen de la vida para ver qué propiedades podían tener el ADN y el ARN de cadena sencilla, y ahora estamos viendo cómo se está aplicando a distintos ámbitos de la biotecnología y la biomedicina”, concluye.

Para Jesús Ávila, investigador del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CBMSO), se trata de un buen trabajo que aprovecha un método usado para la detección de virus para detectar marcadores de neurodegeneración. “La detección temprana de enfermedades neurodegenerativas es esencial para su prevención, por lo que se necesitan marcadores muy tempranos que indiquen el riesgo de padecer la enfermedad”, explica a elDiario.es. Sin embargo, a su juicio no quedan claros los posibles costos de estos análisis para su uso en clínica y se echa en falta un análisis comparativo, utilizando las mismas muestras, con los métodos actualmente en uso para la detección de esos mismos marcadores. “No es descartable su mayor sensibilidad en otros fluidos como saliva, lágrimas u orina –admite–, pero sería bueno tener una comparativa”. 

Alberto Villarejo, neurólogo del Hospital Universitario 12 de Octubre de Madrid, cree que se trata de una buena aproximación, aunque también se muestra escéptico porque lo que anuncian le parece que aún queda lejos de la práctica clínica. “No han medido ni siquiera cómo funciona en sangre o líquido cefalorraquídeo –indica– y lo que hacen en el laboratorio con agua o suero hay que ver si funciona en sangre”.

Villarejo recuerda que ya hay muchos métodos de detección con biomarcadores y que dentro de nada estará disponible la detección de estas moléculas mediante un análisis de sangre convencional. “Los autores comentan que la gran virtud es que detecta concentraciones muy pequeñas, pero hay que pensar que esto luego tiene que tener un valor diagnóstico, porque estas proteínas se detectan en cualquier persona sana”, comenta. En cualquier caso, recuerda, los investigadores tendrán por delante un proceso de validación de muchos años.

Una herramienta muy esperada

“Es obvio que necesitamos algo como esto para ayudar a un diagnóstico precoz”, asegura Bryan Strange, científico de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) que investiga con pacientes de Alzheimer. “No tengo muy claro si será lo suficientemente sensible para detectar un proceso muy temprano, pero parece que están en ello”. Es un artículo muy interesante, opina, pero es difícil saber cómo funcionará con muestras de verdad, con saliva o con sangre, porque de momento lo que nos muestra son resultados con proteínas sacadas de un cerebro post-mortem. 

Sería una revolución enorme, porque pasaría a ser una analítica que se pide en los hospitales de manera rutinaria

Alberto Rábano — Neuropatólogo y director del Banco de Tejidos de la Fundación CIEN

Para Alberto Rábano, neuropatólogo y director del Banco de Tejidos de la Fundación CIEN, se trata de un artículo muy oportuno para el desarrollo de biomarcadores. “Hay una carrera por detectar estas proteínas en plasma y sangre y luego ir más allá”, señala. “Nosotros hemos hecho estudios para detectar marcadores de Alzheimer en lágrima, pero no había concentración suficiente; pero en saliva es detectable, desde luego, es un candidato importante para buscar betamiloide y tau”. Aunque se trata de un estudio preliminar y preclínico, Rábano considera que es “prometedor”, porque ofrece resultados similares a la tecnología más avanzada, pero con la ventaja de no ser tan caro. 

“Ahora que, sobre todo en Alzheimer, empieza a haber tratamientos que dan señales de cambiar la enfermedad, hay una carrera acelerada para que estas analíticas sirvan para clasificar a los pacientes de un manera muy precoz, todo lo que se pueda”, indica el experto. De probarse efectivo, un sistema como este sería una alternativa muy relevante para la detección precoz de las enfermedades degenerativas. “Incluso aunque no sirviera más que con una gota de sangre –concluye Rábano– sería una revolución enorme, porque pasaría a ser una analítica que se pide en los hospitales de manera rutinaria, algo que ahora no sucede”.