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Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica

Biosensor para detección del virus del papiloma humano (VPH)

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En el Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (Ipicyt) se desarrolla un biosensor que podría detectar el virus del papiloma humano (VPH) -cuya infección persistente provoca el cáncer cervicouterino (CaCu)-, sin necesidad de instalaciones de laboratorio ni personal adiestrado para funcionar. El desarrollo del biosensor para la detección de los productos de amplificación de las sondas (microprocesador desechable) es una vertiente de la investigación a cargo del doctor José Luis Rodríguez de la División de Materiales Avanzados.

La segunda vertiente, dirigida por el doctor Rubén López Revilla de la División de Biología Molecular del Ipicyt se orienta al desarrollo de un novedoso método de diagnóstico basado en la amplificación de sondas específicas para el material genético de cuatro tipos de VPH.  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 pudieron evitarse a través del diagnóstico oportuno para determinar la infección del cuello uterino por VPH de alto riesgo, así como con la vacuna preventiva en niñas, niños y jóvenes sin infección por VPH. De acuerdo con el Dr. López Revilla, en el Ipicyt —centro público de investigación del Sistema Conacyt—, 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.

La investigación Diseño, construcción y prueba de un prototipo de biosensor para diagnóstico de virus del papiloma humano de alto riesgo por micro-resonancia magnética nuclear, 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.

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.

Asimismo, 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 pretende desarrollar el biosensor para identificar cuatro de los tipos de VPH de alto riesgo más oncogénicos y prevalentes.

El grupo del Dr. 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 -también causante de carcinomas de células escamosas-, fue seleccionado por ser el más prevalente. El tipo 45, filogenéticamente cercano al tipo 18, al igual que éste 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 Dr. López Revilla, 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.

La purificación del ADN de las muestras también es fundamental puesto que sólo las células infectadas contienen ADN viral. En 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”, aseveró.

Con información tomada de la Agencia de Noticias de CONACYT.


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