biotecnología


Por Stephanie Montero Trujillo

¿Qué sería de las medicina sin las pruebas de ELISA? Se trata de una prueba para diagnóstico de enfermedades infecciosas y autoinmunes,  es utilizada para tamizaje en bancos de sangre, estudios de seroprevalencia y otros.  ELISA (Enzyme Linked InmunoSorbent Assay o ensayo por inmunoabsorción ligado a enzimas), es una técnica basada en la unión antígeno-anticuerpo, dependiendo de objetivo de la prueba se puede detectar antígeno o anticuerpo, o ambos a la vez. Si lo que se va a detectar es el anticuerpo (anticuerpo de interés), los antígenos específicos y correspondientes a este anticuerpo  están adheridos a una matriz inerte, cuando se produce la unión  de estos (formación del inmunocomplejo), un anticuerpo secundario (conjugado) marcado con una enzima se une al anticuerpo de interés, se adiciona el sustrato para dicha enzima y se produce la reacción con cambio de color. Sólo existirá la reacción si es que en el paso inicial se ha formado el inmunocomplejo, finalmente se adiciona un compuesto que detendrá la reacción. La intensidad del color es directamente proporcional a la formación del inmunocomplejo. Cuando se desea detectar antígeno, son los anticuerpos específicos para este los que revisten la matriz inerte, y el anticuerpo conjugado se une al antígeno capturado.

Existen variantes del ELISA, para detección de antígeno o anticuerpo se utiliza el ELISA sandwich, para la detección de anticuerpo se utiliza el ELISA indirecto, para la detección de los anticuerpos IgM (biomoléculas que aparecen apenas se inicia un proceso infeccioso y cuya concentración decrece al pasar las semanas), se utiliza el ELISA de captura, también existe el ELISA competitivo, donde los anticuerpos de la prueba compiten con los de la muestra, por eso mientras más anticuerpos  existan en una muestra, menos intensidad de color habrá.

La elección del tipo de ELISA depende de lo que se pretende detectar, cuando se desea diagnosticar VIH, se estila utilizar kits de ELISA de cuarta generación, donde la matriz inerte está revestida de anticuerpos y antígenos, para detectar en simultáneo antígeno y anticuerpo, de esta manera se evita que existan resultados falsos negativos, si el paciente se encuentra en el periodo ventana (sin producción de anticuerpos), entonces sus antígenos serán detectados, o si por el contrario el paciente se encuentra en fases avanzadas donde la concentración del virus en la sangre es baja, los anticuerpos si podrán ser detectados.

Muchas veces la presencia de anticuerpos no es un indicio de enfermedad, una persona que se ha enfrentado alguna vez en su vida a un agente infeccioso, conservará toda su vida anticuerpos para este antígeno, así como cuando una persona se vacuna, el enfrentamiento al antígeno permite que la persona produzca los anticuerpos y este protegido contra cierta enfermedad.

Por lo general, se puede decir que el agente infeccioso está presente cuando el antígeno también lo está, como es el caso de Rotavirus, sin embargo el perfil serológico de un paciente se consigue mediante las pruebas de ELISA, se puede estimar la fase infecciosa en la que se encuentra un individuo, para el caso de la Hepatitis B, se suelen detectar una serie de marcadores proteicos para emitir un diagnóstico, se detecta la presencia del antígeno “s” (antígeno de la proteína de superficie del virus de la Hepatitis B –VHB), también la presencia de anticuerpos totales específicos de la proteína “core”, si ambos resultan reactivos, la presencia de anticuerpos IgM indicaría que se trata de una infección reciente del VHB. Otro marcador importante es el antígeno de envoltura “e” que indica que el virus se está replicando activamente. Los resultados de estas pruebas permiten asociar la sintomatología con la fase infecciosa en la que se encuentra el paciente, si se trata de una infección crónica o aguda, y que tan grave es.

Entre las ventajas tenemos; su alta sensibilidad y especificidad, la simplicidad del procedimiento; que es básicamente un receta con varios puntos críticos que deben ser ejecutados cuidadosamente, no se trata de un ensayo mecánico y requiere de mucha concentración, además de personal capacitado en el aspecto técnico y analítico. Probablemente la limitante principal sea la concentración de antígeno o anticuerpo en la muestra problema, si hay muy poca cantidad de estos, no podrán detectarse adecuadamente mediante esta prueba. A pesar de todas sus bondades, cabe mencionar que ELISA es una prueba de tamizaje, y requiere de una prueba confirmatoria para garantizar la positividad o negatividad de una muestra.

A pesar de los avances en biología molecular, de la aparición de técnicas sofisticadas que además de detectar al agente infeccioso en horas, pueden cuantificarlo, ELISA es una prueba de rutina que a pesar de los años continúa en vigencia, es un ensayo universal y que desde el punto de vista de los expertos no ha podido ser reemplazada ni desplazada en la actualidad.

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Por Christian Florián Carrillo

Bacterias, tienen que adorarlas, se les pueden hacer muchas cosas y sirven para campos completamente insospechados. La historia de hoy nos lleva al campo de la información, pero en un lado más desconocido, la estenografía, que nos recuerda un poco a la criptografía.
La agencia DARPA o Defense Advanced Research Projects Agency (Uno de los desarrolladores de lo que ahora se conoce como internet), hizo un llamado hace algunos años para que se presenten proyectos para codificar mensajes sin la necesidad de usar algún medio electrónico. Un par de químicos por esa época habían tenido la idea de usar diferentes sales que al combinarse darían una secuencia específica de pulsos infrarrojos, el cual tendría codificado el mensaje en cuestión, pero el nuevo llamado de DARPA para no usar componentes electrónicos los hizo pensar en otra opción: las bacterias.

Nueva forma de cifrar mensajes secretos.

La idea que tuvieron fue la de usar 7 colonias de E. coli, cada una con un gen diferente, cada gen le daba una proteína de un color específico, todos ellos visibles a simple vista, usando combinaciones de estas pudieron obtener 26 letras diferentes y 23 caracteres alfanuméricos (incluida la @), para leer el mensaje, los investigadores transfirieron las bacterias a una placa de agar y le pusieron encima un papeluna membrana de nitrocelulosa, esa membrana porta las bacterias, que son invisibles hasta que se les pone en otra placa con el inductor de los genes de colores lo que revelará la secuencia de colores que contienen el mensaje oculto. Pero para llevar las cosas un poco más allá, se les pusieron genes de resistencia a ciertos antibióticos, así solamente las que tienen esos genes son las verdaderas mensajeras, siendo el resto galimatías, es decir un caballo de troya dentro de un caballo de troya.

Mayores detalles en PNAS.

Por Christian Florian Carrillo

Una nueva camada de gatos verdes fluorescentes son los primeros en su tipo para crear gatos resistentes contra el virus del Síndrome de Inmunodeficiencia Felino (FIV) conocido también como SIDA Felino, y que también podría dar nuevas pistas para la lucha contra las infecciones de VIH en la gente.

TgCat3 bajo la luz UV.

Los gatos llamados respectivamente TgCat1, TgCat2 y TgCat3 (TgCat=Transgenic Cat) fueron diseñados para expresar la proteína de fluorescencia verde o GFP y brillan cuando se les pone bajo la luz ultravioleta, el otro gen insertado es un gen de un mono, el gen TRIMCyp que protege a los monos rhesus de la infección por  el virus del FIV. Se espera que al darles este gen a los gatos, estos puedan conferirle inmunidad contra el FIV. Los gatos son infectados por este virus porque son deficientes de una proteína inmune llamada TRIM5alpha, que les ayuda a luchar contra los virus incluso antes de que el resto del sistme inmunológico sepa que existe una infección en curso. Este virus ataca a varios tipos de los felinos y en los gatos caseros la incidencia es del 1 al 3% .
Los investigadores colectaron los óvulos y los inyectaron con un virus vector conteniendo los genes mencionados más arriba. Los virus insertaron estos genes  en el ADN de los óvulos, luego fueron fecundado y tranplantaron los embriones en gatas madres. El resultado final, tres gatitos nacidos que expresan los genes, dos machos y una hembra. Ya que los gatos tienen los genes en su genoma, pueden pasar los genes a sus descendientes. De hecho el macho TgCat1 ya ha fertilizado a tres gatas, resultando ocho cachorros, todos ellos heredaron los genes trasnplantados a su padre.

El artículo está en Nature Methods.

Por Christian Florian Carrillo
Un equipo de la Escuela de Medicina de la Univcersidad de Stanford, ha catalogado exactamente que partes del código genético son esenciales para la sobrevivencia de una especie, Caulobacter crescentus. Encontraron de que el 12% del material genético de la bacteria es esencial para sobrevivir en condiciones de laboratorio. Los elementos esenciales incluyen genes no solamente codificadores de proteínas, sino que también ADN regulador y  otros fragmentos de ADN con función desconocida.  El otro 88% del genoma podría ser eliminado sin dañar la habilidad de la bacteria para crecer y reproducirse.
El estudio utiliza una técnica de análisis genético desarrollado por el grupo y abre el camino para entender mejor como la vida bacteriana ha evolucionado y para el mejormamiento de la identificación de ADN esencial para varios procesos baceterianos, incluyendo la sobrevivencia de las bacterias patógenas en una persona infectada.
Beat Christen, autor principal de la publicación dice que el proyecto se ha dirigido hacia una pregunta fundamental de la biología ¿Qué es esencial para la vida?, y dice que han realizado un nuevo método para identificar todas las partes del genoma requerido para la vida.

Caulobacter crecentus

La bacteria Caulobacter crescentus es una especie de agua dulce que se ha utilizado desde hace mucho en la investigación molecular, su genoma se terminó de secuenciar el año 2001, pero eso no le aportó a los científicos con la información de que partes del ADN son esenciales para la bacteria. El ADN de Caulobacter es como el de la mayoría de bacterias, un cromosoma circular único. Para desarrollar el experimento, los investigadores mutaron varias bacterias para que cada una incorporara un pedazo de ADN artificial en un lugar al azar en el cromosoma, ese ADN artificial fue previamente marcado para que los investigadores pudieran ubicarlo fácilmente e identificar la interrupción de la función en la región de ADN donde ingresó. Luego de dos días los científicos cultivaron a estos mutantes hasta que tuvieran 1’000 000 de bacterias y luego secuenciaron su ADN, analizaron los resultados y creron un mapa del genoma para mostrar donde se insertaron los segmentos artificiales en el cromosoma.

Más detalles en el artículo aquí.

Por Christian Florian Carrillo

Imagínese que el papel que descarta se convierte en combustible, eso podría estar sucediendo en un futuro cercano. Científicos de la Universidad de Tulane han descubierto una bacteria que han llamado TU-103,  de la familia de los clostridios, que convierte papel en butanol, sus primeras pruebas con periódicos han resultado alentadores. Tu-103 es la primera bacteria descubierta que produce butanol a partir de celulosa, algo que solamente eran capaz de hacer algunos tipos de hongos. Imaginense producir ese combustible a una velocidad mayor al de un hongo, puesto que la mayoría de las bacterias crecen más rápido que la mayoría de los hongos, pero no solo eso es la primera cepa que convierte butanol en presencia de oxígeno, lo cual disminuye los costos de una futura producción, debido a que las fermentaciones anaerobias a escala industrial son más complicadas de llevar a cabo.

La pruebas con papel sirvieron muy bien, pero también se espera llevar estas bacterias a otros tipos de celulosa para observar su capacidad de producción de butanol, como es con residuos celulósicos agroindustriales, todavía falta mucho por conocer, no obstante los investigadores se encuentran muy optimistas.

 

 

Por Christian Florian Carrillo

Investigadores de México y Suiza   han descubierto una nueva forma de detectar al bacilo responsable de la tuberculosis. La tuberculosis es un problema grave sobre todo en países en desarrollo, donde el método más barato hasta la fecha es el cultivo en medios de laboratorio, el cual toma más de un mes para dar un resultado. El método del grupo se basa en el calor generado por el crecimiento de la bacteria, en términos sencillos, inoculan la muestra en un medio de crecimiento y colocan un microcalorímetro, este sensor va a medir la cantidad de energía liberada por el creciminento bacteriano, de esta manera no es necesario esperar a observar una colonia, sino que el calor liberado será detectado y así confirmará la presencia del patógeno. El desprendimiento de calor generado por el crecimiento es diferente para cada bacteria por lo tanto el patrón que sigue puede ser identificado y emitir un resultado válido, también los investigadores afirman de que se puede utilizar para hacer pruebas de susuceptibilidad antibiótica. Existen métodos muy rápidos para detectar al Mycobacterium tuberculosis, pero todos son muy costosos, este método tiene la ventaja de que sus construcción mucho más barata. Por el momento se han enviado varios microcalorímetros a Tanzania donde se harán pruebas de validación y poder así disponer de un nuevo método veloz y barato para la detección de tuberculosis, este método ayudará bastante en los programas de prevención.

El cultivo de Mycobacterium tuberculosis como método tendría sus días contados.

Visto en el Journal of Applied Microbiology

Por Stephanie Montero Trujillo

A quien no le ha impresionado alguna vez un espectáculo de luces, los colores brillantes están por donde quiera que veamos, en anuncios de luces de neón, en las discotecas, en los juegos artificiales, en las piletas de los parques, en películas sobre Pandora y los azules navi, y aunque usted no lo crea; sucede incluso en el mar, se trata del fenómeno de bioluminiscencia. Pocos  organismos marinos son capaces de generar este fenómeno, entre ellos las conocidas medusas. En el año 2008, Martin Chalfie, Osamu Shimomura y Roger Tsien recibieron el premio nobel en Química por el descubrimiento de la GFP (green fluorescent protein), aislada de la medusa  Aequorea victoria. El estudio del fenómeno de la bioluminiscencia en la medusa mencionada data de los años 60, cuando se le atribuía a la proteína “aequorina” la responsabilidad de la fluorescencia, los años han demostrado que no es así, pero también que los científicos de aquellas épocas no estaban del todo errados. En la naturaleza las GFPs son moléculas producidas por A. victoria,en presencia de iones de calcio el complejo “aequorina” (coelenterazina) cambia su conformación a una “apoaequorina” (coelenteramida), cuando incide sobre ella luz UV o luz azul, ésta se excita, emite luz y la transfiere a la GFP, generándose  el color verde fluorescente.

Ratón transgénico (derecha), con gen de la GFP y bajo luz ultravioleta

La principal aplicación de las GFPs es el uso de estas como genes reporteros, que cumplen la función de “etiquetar” o “marcar” genes invisibles, y revelarlos para los estudios pertinentes. La novedad de las GFP ha llevado a los científicos a prácticamente “etiquetar” todo organismo posible, dicho de otro modo generando organismos transgénicos (organismos a los cuales se les ha insertado un gen exógeno que les permite expresar una característica determinada); bacterias, levaduras, gusanos, moluscos, insectos, anfibios,  ratones,  conejos y primates, se ha demostrado que las GFPs se expresan eficientemente en todos estos sistemas vivientes.

Derivados de colores de la GFP

La variedad de colores que pueden generar las GFPs dependen de la longitud de onda en la cual se encuentren los picos de excitación y emisión, que naturalmente van desde el azul hasta le amarillo. Por otro lado, no contentos con toda esta maravilla, los científicos consiguieron realizar mutaciones o variaciones en la secuencia genética de la GFP para lograr un espectro más amplio de colores, que no tienen absolutamente nada que envidiar a los colores visibles del arcoíris.

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