Avances biotecnológicos en el diagnóstico de enfermedades infecciosas

Hola, gracias por entrar a nuestro blog a qui te  mostraremos algunos de  los avances   Avances biotecnológicos en el diagnóstico de enfermedades infecciosas. Presentado por Lina Fernada Riaño Castellano y Jhon Stiben Beltran Jimenes 

La detección de moléculas de patógenos (antígenos y material genético) y moléculas de respuesta de los hospederos ante la infección (anticuerpos) es el principio básico de las pruebas diagnósticas moleculares. Estas pruebas han hecho innecesaria la detección directa del microorganismo patógeno agresor. Los nuevos avances en biología molecular y el desarrollo de tecnología robótica y secuenciación genómica y proteica han permitido el desarrollo de nuevas pruebas diagnósticas altamente específicas y de gran rendimiento. La genómica y proteómica contribuyen a la identificación de biomarcadores y la biotecnología aporta métodos para producir reactivos de alta pureza. La identificación de genes codificantes de antígenos específicos, su clonación y producción recombinante y la producción de anticuerpos monoclonales, fragmentos de éstos y anticuerpos de una sola cadena han hecho posible el desarrollo de nuevas técnicas inmunológicas más seguras y de sensibilidad y especificidad elevadas. Nuevas moléculas de reconocimiento, incluidos los aptámeros, podrán pronto superar la necesidad de producir anticuerpos mediante inmunización. Para la detección de material genético se han desarrollado nuevas medidas metodológicas basadas en la hibridación y amplificación (PCR, de punto final y en tiempo real) en formatos multiplex y en microarreglos y para su detección se han diseñado moléculas reporteras que permiten su cuantificación. Aunque estos métodos requieren instrumentación compleja, puede ya anticiparse que pronto serán accesibles para su aplicación en salud pública.

• Detección específica de moléculas mediante pruebas inmunológicas

Las pruebas inmunológicas están diseñadas para detectar antígenos circulantes de los patógenos o la presencia de anticuerpos producidos en respuesta a agentes infecciosos. Algunas de las moléculas que participan en la interacción hospedero-parásito pueden permanecer en el suero de los sujetos infectados por periodos prolongados y son detectables aun en casos en los que la infección es asintomática y después de su resolución. La detección de estas moléculas, si bien no siempre es útil para identificar infecciones activas, lo es para determinar su frecuencia y el grado de dispersión de los agentes infecciosos en la población humana.

La detección de antígenos circulantes en una persona es prueba fehaciente de una infección activa o muy reciente; la presencia de anticuerpos específicos es evidencia de que el agente microbiano se encuentra o estuvo presente en ese individuo, por lo que su reconocimiento puede servir como prueba diagnóstica de una infección aguda o reciente (IgM), o bien de una infección pasada o crónica (IgG).^2v

 varias pruebas de la efectividad y el costo-beneficio de las RTD se han realizado en varias partes del mundo. Por ejemplo, debido al aumento de la resistencia de los parásitos del paludismo a los medicamentos anti-maláricos, se han introducido nuevos esquemas de tratamiento con combinaciones farmacológicas que requieren una evaluación oportuna de su efectividad; para ello las RTD proporcionan ventajas en relación con el manejo rápido y masivo de muestras para la detección parasitaria.

• Ingeniería molecular de anticuerpos

Los anticuerpos se unen con alta especificidad y sensibilidad a proteínas, azúcares, lípidos y moléculas diversas; en consecuencia, usados como reactivos, pueden identificar de forma eficaz una gran variedad de biomarcadores de agentes patógenos. No obstante, éstos presentan algunas dificultades de producción e inconvenientes para las aplicaciones biotecnológicas. Por consiguiente, la producción tradicional de anticuerpos contra el antígeno deseado, por medio de inmunizaciones de animales, no siempre es exitosa; asimismo, es posible que la especificidad y la sensibilidad de los anticuerpos producidos puede ser limitada por las características genéticas de la especie animal utilizada.^15,16 Si bien la tecnología recombinante ha revolucionado la producción, diseño y adecuación para funciones específicas de proteínas, la estructura de los anticuerpos formada por dos cadenas pesadas y dos ligeras dificulta su producción por medio de esta tecnología. Además, estas moléculas requieren modificaciones postraduccionales, como glucosilación, doblamiento y formación de puentes disulfuro, lo que impide su producción en forma recombinante en organismos procariontes. La metodología para la preparación de anticuerpos monoclonales revolucionó la producción de anticuerpos, ya que hace posible obtener anticuerpos dirigidos contra un solo epitopo, se pueden almacenar las células para volver a elaborarlos cuando sea necesario y se pueden producir cantidades suficientes de reactivos.^17,18 No obstante, esta medida es todavía costosa y encarece su inclusión en pruebas diagnósticas......

• Biología molecular de ácidos nucleicos y métodos diagnósticos

Si bien los organismos comparten de manera variable en su genoma genes comunes (ortólogos), estos genes y otros no compartidos presentan secuencias específicas de género, especie y cepa que hacen posible su identificación inequívoca. Una vez identificadas las secuencias exclusivas de patógeno, éstas pueden utilizarse para el desarrollo de reactivos para pruebas diagnósticas. En la práctica se desarrollan de forma constante nuevos equipos para la manipulación, secuenciación y detección de ácidos nucleicos, lo que permite que esté en desarrollo una gran cantidad de proyectos de secuenciación de genomas de microorganismos

• Espectrometría de masas y diagnóstico

En la actualidad, los métodos de espectrometría de masas (MS) disponibles permiten identificar moléculas orgánicas e inorgánicas de forma rápida, confiable y con alto rendimiento. La identificación de proteínas por MS es paralela a la acumulación de secuencias de ácidos nucleicos (genómica) y su control por bioinformática para conocer las proteínas codificadas por ellas y con estas proteínas virtuales hacer experimentos in silico, consistentes en la predicción de los iones que se generan durante la fragmentación en los diferentes sistemas de análisis. En una sola ronda de fragmentación/separación de iones se obtienen "huellas digitales" (gráfica de valores de masa/carga de los iones, m/z), que permiten identificar a la molécula exacta por comparación con las huellas digitales generadas teóricamente a partir de las bases de datos genómicas.⁸⁷ Con estos estudios es posible identificar biomarcadores de patógenos específicos.

Comentarios finales                                                                                                                                               

• La investigación básica mediante genómica y proteómica de microorganismos patógenos proporciona nuevos marcadores biológicos potencialmente útiles para desarrollar métodos de diagnóstico. Para cada enfermedad infecciosa es importante el conocimiento de varios biomarcadores entre las moléculas de los patógenos y entre las moléculas de respuesta de los pacientes, ya que éstas pueden variar a lo largo del proceso infeccioso, según sean las características genéticas de los pacientes, los agentes patógenos y las condiciones ambientales.

• El uso de pruebas automatizadas y la inclusión de múltiples marcadores permiten en su formato actual investigar de forma simultánea, rápida y a bajo costo el origen de infecciones que comparten cuadros sintomáticos. Por otra parte, es recomendable aplicar un plan estratificado en la investigación de microorganismos patógenos de acuerdo con las condiciones epidemiológicas en cada caso. En consecuencia, cuando la clínica y los informes epidemiológicos sugieren la participación de uno o pocos patógenos es recomendable el uso de PCR de punto final; si no existe suficiente información para circunscribirse a pocos patógenos sospechosos, el PCR multiplex puede ser útil para investigar un número elevado de microorganismos. Los microarreglos pueden ser de utilidad si el PCR multiplex no provee información.⁹³

• La disposición de genomas completos de los patógenos más comunes ha permitido la identificación y producción masiva de genes y antígenos; las técnicas de biología molecular se emplean para la producción de anticuerpos y sus fragmentos con elevadas especificidad y sensibilidad. Las técnicas para la producción química de moléculas complementarias promete la posibilidad de prescindir ya en el futuro de la producción de anticuerpos y evitar la necesidad de inmunizaciones de animales.                                                                                             
• Los sensores basados en moléculas biológicas ofrecen oportunidades sin precedentes para el tamizaje genético y la detección. La tecnología de los microarreglos es útil para el análisis masivo de muestras, aunque implica el uso de una instrumentación muy costosa y algoritmos numéricos complejos para interpretar los datos, de modo tal que dichos métodos se han limitado a los laboratorios de investigación. Sin embargo, los costos disminuyen rápidamente y cabe anticipar que, en un futuro próximo, estarán al alcance de la comunidad médica.