Desarrollan en Ipicyt un biosensor para detectar VPH
Por Ana Luisa Guerrero
México, DF. 28 de septiembre de 2015 (Agencia Informativa Conacyt).- Con el propósito de detectar virus del papiloma humano (VPH) cuya infección persistente provoca el cáncer cervicouterino (CaCu), en el Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (Ipicyt) se desarrolla un biosensor que podría detectarlo en el sitio de atención sin necesidad de instalaciones de laboratorio ni personal adiestrado.
Izquierda: células normales; derecha: células infectadas por VPH. Imagen cortesía de Wikimedia Commons.
La investigación tiene dos vertientes. La primera, a cargo del doctor Rubén López Revilla, en la División de Biología Molecular del Ipicyt, que está orientada al desarrollo de un novedoso método de diagnóstico basado en la amplificación de sondas específicas para el material genético de cuatro tipos de VPH. La segunda, a cargo del doctor José Luis Rodríguez, en la División de Materiales Avanzados del Ipicyt, dirigida al desarrollo del biosensor para la detección de los productos de amplificación de las sondas, que consiste en un microprocesador desechable.
En 2013 murieron en México 37 mil 361 mujeres por tumores malignos, según datos del Instituto Nacional de las Mujeres (Inmujeres). El CaCu, causante de cuatro mil defunciones al año, es la segunda causa de muerte por cáncer entre las mujeres mexicanas. Estas muertes podrían evitarse mediante el diagnóstico oportuno para determinar la infección del cuello uterino por VPH de alto riesgo, al tiempo que se lleve a cabo la vacunación preventiva en niñas, niños y jóvenes sin infección por VPH, que se adquiere principalmente a través del contacto sexual.
López Revilla comparte con la Agencia Informativa Conacyt que en el Ipicyt se plantean métodos de diagnóstico alternativos que también servirían para estudiar la epidemiología molecular de las infecciones por VPH. Uno de estos métodos se basa en el uso de sondas padlock (candado, en inglés) que pueden detectar secuencias específicas de ácido desoxirribonucleico (ADN) mediante amplificación en condiciones isotérmicas. Este método simplifica y reduce los costos de detección pues no requiere del termociclador necesario para la amplificación del ADN mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR, por sus siglas en inglés), el método más utilizado actualmente para la detección y tipificación de VPH.
Innovación
Bajo el título Diseño, construcción y prueba de un prototipo de biosensor para diagnóstico de virus del papiloma humano de alto riesgo por micro-resonancia magnética nuclear, esta investigación cuenta con apoyo del Fondo Institucional del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Foins) para proyectos de desarrollo científico que atienden problemas nacionales y ciencias aplicadas en salud.
En entrevista, López Revilla detalla que el biosensor —que se contempla desarrollar en dos años— se basa en la detección de propiedades físicas de los productos de amplificación de ácidos nucleicos y funcionará con un biochip que procese muestras del ADN de raspados del cuello uterino y dé resultados inmediatos.
“Los biosensores son laminillas de materiales apropiados en una escala muy pequeña basada en microfluídica, que pueden hacer mezclas de nanolitros para llevar a cabo reacciones secuenciales que permitan la amplificación de ácidos nucleicos y la detección de los productos. Los reactivos se ponen en un extremo y el aparato, muy pequeñito, lleva a cabo las reacciones y puede dar el resultado en una hora”, dice.
El doctor en Genética por el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional (IPN) explica que esta innovación es una opción para que la detección sea sencilla, confiable, rápida y barata, a fin de que llegue a todos los sectores de la población y pueda ser utilizado por personal médico o paramédico sin adiestramiento y sin equipo de laboratorio especializado.
“De un raspado del cuello uterino puede extraerse el ADN, que contiene los genes de las células del tejido y los de los VPH en quienes tengan la infección. El biosensor amplificaría los genes de los VPH para que podamos identificarlos”, añade.
Tipos de virus
El análisis de las secuencias de los genomas virales ha determinado que hay más de 200 tipos de VPH, 40 de los cuales infectan el aparato genital. El proyecto actual del Ipicyt —centro público de investigación del Sistema Conacyt— pretende desarrollar el biosensor para identificar cuatro de los tipos de VPH de alto riesgo más oncogénicos y prevalentes.
El grupo del doctor López Revilla realizó entre 2005 y 2007 el proyecto Cáncer cervicouterino e infección por virus del papiloma humano en San Luis Potosí y Guanajuato con apoyo del Fondo Mixto de Fomento a la Investigación Científica y Tecnológica (Fomix) del Conacyt y los gobiernos de ambos estados. En esa investigación se identificaron siete tipos de VPH de alto riesgo en mujeres residentes de la capital de San Luis Potosí y tres ciudades de Guanajuato, con prevalencias diferentes en cada región.
Resultados recientes de un grupo multidisciplinario integrado por investigadores del Ipicyt, especialistas del Hospital Central Dr. Ignacio Morones Prieto y personal de las clínicas de colposcopia de las seis jurisdicciones sanitarias de San Luis Potosí indican que la eficacia de la vacuna contra VPH (dirigida contra los tipos 6, 11, 16 y 18), que se aplica masivamente en México, sería insuficiente para prevenir la infección por los tipos de VPH más prevalentes en el estado de San Luis Potosí, pues entre las mujeres potosinas la frecuencia de VPH 33 (33 por ciento) duplica la de VPH 16 (16 por ciento) y la prevalencia combinada de VPH 16 y 18 (20 por ciento) y la de los tipos 6 y 11 de bajo riesgo (6.6 por ciento) es mínima.
La elección de los tipos virales que detectaría el biosensor (VPH 16, 18, 33 y 45) se basa en ese estudio. Los tipos de VPH 16 y 18 fueron seleccionados porque ocupan el segundo y tercer lugar de prevalencia y son los que están más asociados a tumores malignos en el mundo. El tipo 33, filogenéticamente cercano al tipo 16 y que como este causa carcinomas de células escamosas, fue seleccionado por ser el más prevalente. El tipo 45, filogenéticamente cercano al tipo 18, al igual que este se asocia a los adenocarcinomas, tumores de progresión más rápida y más difíciles de diagnosticar porque se inician en el endometrio y no en el epitelio del cuello uterino.
Amplificación isotérmica
El doctor López Revilla, quien es uno de los fundadores del Ipicyt, refiere que el método de detección de los tipos de VPH seleccionados es la amplificación isotérmica de sondas padlock que se unen específicamente a la secuencia de ADN del tipo de virus que pretenden detectar.
“Las sondas padlock son cadenas sencillas lineales de ADN de 100-200 bases cuyos extremos son complementarios a, y se asocian con, la secuencia de ADN característica del tipo de virus que pueden detectar. Al unirse a su secuencia blanco los extremos de la sonda quedan yuxtapuestos y pueden ser ligados covalentemente con una enzima; los círculos de cadena sencilla resultantes son luego amplificados exponencialmente en condiciones isotérmicas y su análisis permite detectar el agente infeccioso presente en la muestra”, señala.
El investigador agrega que su grupo ya montó el método de amplificación y lo está afinando para aumentar la sensibilidad, mientras que los investigadores de la División de Materiales Avanzados trabajan en el desarrollo del biosensor.
López Revilla dice que la purificación del ADN de las muestras también es fundamental puesto que solo las células infectadas contienen ADN viral. Señala que una línea colateral del proyecto ha sido la síntesis y prueba de nanopartículas magnéticas para purificar el ADN.
“Se trata de partículas magnéticas recubiertas de sílica que permiten purificar el material genético sin necesidad de centrifugación. Aunque hay partículas magnéticas de este tipo disponibles comercialmente, las que nuestros colegas de la División de Materiales Avanzados han sintetizado son más eficientes y baratas. En el futuro podríamos fabricarlas en el Ipicyt e incluirlas en el kit que pretendemos desarrollar”, asevera.
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