Nueva tecnología permite la identificación ultrarrápida de biomarcadores COVID-19

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Investigadores de la Charité – Universitätsmedizin de Berlín y el Instituto Francis Crick han desarrollado una técnica basada en espectrometría de masas capaz de medir muestras que contienen miles de proteínas en minutos. Es más rápido y económico que un hemograma convencional. Para demostrar el potencial de la técnica, los investigadores utilizaron plasma sanguíneo extraído de pacientes con COVID-19. Usando la nueva tecnología, identificaron once proteínas previamente desconocidas que son marcadores de la gravedad de la enfermedad. El trabajo fue publicado en Biotecnología de la naturaleza.

Miles de proteínas están activas dentro del cuerpo humano en un momento dado, proporcionando su estructura y permitiendo reacciones esenciales para la vida. El cuerpo aumenta y reduce los niveles de actividad de proteínas específicas según sea necesario, incluso cuando responde a factores externos como patógenos y fármacos. Por lo tanto, los modelos detallados de las proteínas que se encuentran dentro de las células, los tejidos y las muestras de sangre pueden ayudar a los investigadores a comprender mejor las enfermedades o hacer diagnósticos y pronósticos. Para lograr esta “huella de proteína”, los investigadores utilizan la espectrometría de masas, una tecnología que se sabe que consume mucho tiempo y es costosa. “Scanning SWATH”, una nueva tecnología basada en espectrometría de masas, promete cambiar esto. Desarrollada bajo la dirección del Prof. Dr. Markus Ralser, Director del Instituto Charité de Bioquímica, esta tecnología, que es mucho más rápida y económica que los métodos anteriores, permite a los investigadores medir varios cientos de muestras por día.

“Para acelerar esta tecnología, hemos modificado los campos eléctricos del espectrómetro de masas. Los datos producidos son de una complejidad tan extrema que los humanos ya no pueden analizarlos”, explica el profesor Einstein Prof. Ralser, quien también es líder de grupo en el Francis Crick Institute en Londres. Y añade: “Por ello, hemos desarrollado algoritmos informáticos basados ​​en redes neuronales y que utilizan estos datos para extraer información biológica relevante. Esto nos permite identificar miles de proteínas en paralelo y reduce enormemente los tiempos de medición. Afortunadamente, este método también es más preciso. “

Esta tecnología de alto rendimiento tiene una amplia gama de aplicaciones potenciales, que van desde la investigación básica y el desarrollo de fármacos a gran escala hasta la identificación de marcadores biológicos (biomarcadores), que se pueden utilizar para estimar el riesgo de un paciente individual. La idoneidad de la tecnología para este último fue demostrada por el estudio de los investigadores de COVID-19. Como parte de esta investigación, el equipo analizó muestras de plasma sanguíneo de 30 pacientes hospitalizados en Charité con COVID-19 de diversos grados de gravedad de la enfermedad, comparando los modelos de proteínas obtenidos con los de 15 individuos sanos. Las mediciones reales realizadas en las muestras individuales tomaron solo unos minutos.

Los investigadores pudieron identificar un total de 54 proteínas cuyos niveles séricos variaron según la gravedad de COVID-19. Si bien 43 de estas proteínas ya se habían relacionado con la gravedad de la enfermedad en estudios anteriores, no se había establecido tal relación para 11 de las proteínas identificadas. Muchas de las proteínas previamente desconocidas asociadas con COVID-19 están involucradas en la respuesta inmune del cuerpo a los patógenos, lo que aumenta la tendencia a la coagulación. “En el menor tiempo posible, descubrimos las huellas de proteínas en las muestras de sangre que ahora podemos usar para clasificar a los pacientes con COVID-19 según la gravedad de la enfermedad”, dice el autor principal del estudio, el Dr. Christoph Messner. , quien es investigador en el Instituto Charité de Bioquímica y el Instituto Francis Crick. Continúa: “Este tipo de evaluación objetiva puede ser extremadamente valiosa, ya que los pacientes ocasionalmente subestiman la gravedad de su enfermedad. Sin embargo, para utilizar el análisis de espectrometría de masas para la clasificación de rutina de los pacientes con COVID-19, esta tecnología deberá perfeccionarse aún más. y se convierte en una prueba de diagnóstico. También puede ser posible utilizar el análisis rápido de patrones de proteínas para predecir el curso probable de un caso de COVID-19. Aunque los resultados iniciales que hemos recopilado son prometedores, serán necesarios más estudios antes de que se pueda utilizar en la práctica de rutina “.

El profesor Ralser está convencido de que las investigaciones de sangre basadas en espectrometría de masas podrían algún día complementar los perfiles de hemograma convencionales. “El análisis de proteomas es ahora más barato que un hemograma completo. Al identificar muchos miles de proteínas a la vez, el análisis proteómico también produce mucha más información. Por lo tanto, veo un enorme potencial para un uso generalizado, por ejemplo, en el diagnóstico temprano. Continuaremos usando nuestro estudios para desarrollar tecnología de proteomas para este tipo de aplicación “.

El estudio es el resultado de una colaboración con la Universidad de Cambridge, Reino Unido, la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, el Instituto Bernhardt Nocht de Medicina Tropical en Hamburgo, Alemania, y SCIEX, un fabricante canadiense de espectrómetros de masas.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Charité – Universitätsmedizin Berlín. Nota: El contenido se puede cambiar según el estilo y la longitud.

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