Este es uno de los proyectos del Consorcio de Investigación, Transferencia Tecnológica y Emprendimiento UNAM-TEC.
TEC Science.- La inflamación crónica es un proceso que suele ocurrir en el cuerpo de las personas cuando envejecen. Conforme avanza, se le asocia a un mayor riesgo de enfermedades cardiovasculares, diabetes y otros padecimientos crónicos. Su desarrollo es medible con un biosensor a través de la detección de fluidos corporales que, además, permitirían conocer la edad biológica de las personas, es decir, qué tan desgastado está su cuerpo y un diagnóstico de envejecimiento saludable.
Investigadores de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y del Tec de Monterrey colaboran en un proyecto enfocado en crear un dispositivo con tecnología de biología sintética y microfluídica para la detección de moléculas asociadas a la inflamación crónica que permita a las personas saber si están desarrollando esa condición.
Se trata del proyecto Dispositivos basados en switches moleculares para el diagnóstico del envejecimiento saludable, impulsado por el Consorcio UNAM-TEC, en el que participan Tatiana Fiordelisio, responsable del Laboratorio Nacional de Soluciones Biomiméticas para Diagnóstico y Terapia (LaNSBioDyT) de la Facultad de Ciencias de la UNAM, y José Mario González, profesor investigador en el Departamento de Bioingeniería de la Escuela de Ingeniería y Ciencias (EIC) del Tec Campus Ciudad de México.
El dispositivo ofrecería a las personas una alternativa accesible para realizar estas pruebas, sin tener que acudir forzosamente a un laboratorio y, con ello, reducir costos y la necesidad de procesos como la cadena de frío para el manejo de muestras. Además, será una herramienta en la detección temprana de señales inflamatorias para una prevención de fragilidades, multimorbilidad y otras enfermedades relacionadas al envejecimiento.
¿Cómo funcionan los switches moleculares?
González explica que los switches moleculares actúan como interruptores biológicos que activan o desactivan funciones al identificar una molécula objetivo, por ejemplo, encender una señal fluorescente cuando hacen una detección. En un futuro, también podrían detonar acciones correctivas en el organismo, como producir anticuerpos o liberar moléculas terapéuticas, según lo que detecten. Además, buscan que sean modulares, para que se puedan conectar entre sí y con otros elementos, como en un circuito lógico.
Con solo una gota de sangre, este biosensor proporciona resultados colorimétricos fáciles de interpretar, permitiendo una evaluación práctica y específica de los niveles de inflamación en el hogar.
“Las moléculas se pueden comportar como los aparatos electrónicos, esa es la base de la biología sintética. La idea es darle nuevas capacidades a las moléculas para que no solo detecten problemas de salud, sino que además puedan activar una respuesta controlada”, platica González.
Biología sintética que detecta inflamación crónica
En este proyecto, los investigadores eligieron como biomarcador a la Proteína C Reactiva (PCR) que se produce en el hígado cuando hay una infección o lesión en el cuerpo y que puede ser detectada en la sangre —incluso en niveles bajos— cuando hay inflamación, pese a que no haya síntomas evidentes de algún padecimiento. Con el envejecimiento, esta molécula puede elevar sus niveles y producir un fenómeno conocido como inflammaging (concepto en inglés que es una mezcla de inflamación y envejecimiento) que detona diferentes problemas de salud.
Es común que los modelos de diagnóstico y detección utilicen anticuerpos para reconocer a las proteínas asociadas a esta inflamación como la PCR, sin embargo, son moléculas muy específicas que, para ser producidas, requieren de muchos recursos y costos, por ejemplo, solo se desarrollan en animales vivos y necesitan de largos procesos de validación.
Como solución, los investigadores eligieron usar aptámeros, que son moléculas sintéticas hechas de ácidos nucléicos (cadenas de ADN o ARN) diseñadas y fabricadas en el laboratorio, y que, al igual que un anticuerpo, funcionan como “anzuelos moleculares” que reconocen y atrapan a las proteínas inflamatorias. Sin embargo, su producción es más barata y rápida, son más estables y fáciles de conservar, su diseño y modificación son más sencillos, y no se necesitan animales para obtenerlos.
“Uno de los principales desafíos es poder detectar moléculas que nos ayuden a saber si estamos sanos o si algo en nuestro organismo está cambiando. Con este dispositivo, lo que buscamos es juntar dos tecnologías —switches moleculares y aptámeros— para poder detectar de manera más fácil y precisa esas moléculas que actualmente nos cuesta trabajo identificar”, dice Fiordelisio.
González destaca que este sistema molecular se derivó de un proyecto de estudiantes del programa de Biotecnología del Tec que participaron en la competencia internacional de biología sintética iGEM. Señala que también propusieron la parte teórica de aplicar esta tecnología para detectar indicadores de envejecimiento saludable, ya que puede ser útil para detectar moléculas relacionadas a otras enfermedades.
Diseñan dispositivo para prevención con tecnología molecular
Actualmente el proyecto se encuentra en fase de prototipado, es decir, en una primera etapa. Los investigadores ya lograron detectar la proteína y que el switch emita una señal y ahora trabajan en el primer instrumento funcional que pueda integrar la tecnología molecular.
Fiordelisio platica que están desarrollando un dispositivo portátil —con un tamaño de aproximadamente 10 por 15 centímetros— , como un chip o cassette, que tiene dentro un sistema con tecnología microfluídica que les permite manipular líquidos a través de canales diminutos, como muestras de sangre o saliva. En estos espacios hay zonas de reacción donde se colocan los aptámeros para detectar el biomarcador; luego, si hay presencia, se activa el mecanismo de los switches moleculares que genera una señal visible.
Una vez que el prototipo esté listo y se haya probado con muestras humanas, el siguiente paso sería validar su eficacia y seguridad. Eventualmente también buscarían la transferencia tecnológica con un aliado en los negocios que pueda llevar el dispositivo al mercado.
El objetivo es que, a futuro, este dispositivo pueda convertirse en una opción accesible, rápida y de bajo costo para las personas, de tipo Point of Care, como una prueba de monitoreo para prevención en salud, señala Fiordelisio. “Nuestra idea es que funcione como una prueba de embarazo. Que puedas ir a la farmacia, poner una gota de sangre y en 15 minutos saber si debes acudir al médico”.
González, quien es parte del Grupo de investigación Aging de la EIC, dice que este proyecto responde a la falta de herramientas que permitan a las personas saber cómo está avanzando su envejecimiento biológico y sean un soporte en la toma de decisiones informadas sobre su salud. Sin embargo, aunque el dispositivo servirá para detectar moléculas asociadas a la inflamación y al envejecimiento, propone que un diagnóstico médico formal se haga solo a través de un profesional de la salud.
“Nos gustaría que esta tecnología no solo se quede en los laboratorios, sino que llegue a las clínicas y a la gente, y que además se produzca aquí, en México“, agrega. “Queremos empoderar a las personas para que puedan monitorear su envejecimiento y tomar decisiones para vivir más y mejor”.
