¿Cuáles son las aplicaciones del reconocimiento molecular bioespecífico en medicina?
1. Aplicación de biosensores moleculares en exámenes médicos
Los biosensores moleculares utilizan determinadas técnicas de fijación biológica o química para fijar elementos biométricos (Enzimas, anticuerpos, antígenos, proteínas, ácidos nucleicos, receptores, células, microorganismos, tejidos animales y vegetales, etc.) en el sensor. Cuando la sustancia a probar reacciona específicamente con el elemento de biorreconocimiento, los resultados de la reacción se convierten en señales eléctricas y señales ópticas, que pueden ser emitidas y detectadas por el transductor, de modo que la sustancia a probar pueda analizarse cualitativa y cuantitativamente para lograr detección y análisis.
Los biosensores moleculares se pueden utilizar ampliamente para detectar trazas de proteínas, pequeñas moléculas orgánicas, ácidos nucleicos y otras sustancias en fluidos corporales. En los exámenes médicos modernos, estos elementos son una base importante para el diagnóstico clínico y el análisis de enfermedades. Los biosensores que se pueden usar para monitorear el interior del cuerpo en tiempo real son muy útiles para los pacientes sometidos a cirugía y cuidados intensivos.
Skladal et al. utilizaron sensores piezoeléctricos modificados con sondas de oligonucleótidos para detectar el virus de la hepatitis C (VHC) en suero y monitorear la transcripción de la estructura del ADN y la amplificación de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) en tiempo real. Solo se necesitan 10 minutos para completar todo el proceso de monitoreo y el dispositivo se puede reutilizar.
Petricoin et al. utilizaron sensores piezoeléctricos para estudiar la interacción entre el factor inhibidor de osteoclastos (OPG) y varios anticuerpos correspondientes, y desarrollaron un inmunosensor piezoeléctrico que puede detectar rápidamente OPG en suero.
Dro-sten et al. informaron sobre la telegrafía enzimática para la detección de neurotransmisores. La colocación de electrodos cerca de la unión neuromuscular permite medir y registrar en tiempo real la liberación del neurotransmisor glutamato tras la despolarización de las neuronas vecinas.
2. Aplicación de la tecnología de biochips moleculares en pruebas médicas.
Con el desarrollo de la biología molecular y la comprensión cada vez más profunda de los procesos patológicos por parte de las personas, la tecnología de pruebas médicas tradicionales ya no puede satisfacer completamente los requisitos de las pruebas de microvolumen, rápidas, precisas y completas.
El llamado biochip se refiere a la fijación de una gran cantidad de moléculas sonda en un soporte (generalmente un punto en el soporte representa una sonda molecular), la hibridación o reacción con muestras marcadas y el uso automatizado del instrumento para detectar la intensidad de la señal de hibridación o reacción para determinar la cantidad de moléculas diana en la muestra.
En la detección de bacterias patógenas, desde que se completó la secuenciación del genoma de la mayoría de las bacterias y virus, se han convertido en un chip muchos genes especiales que representan cada microorganismo. Mediante la transcripción inversa podemos detectar la expresión de genes patógenos en muestras para determinar el proceso de infección del paciente y la respuesta del huésped. Dado que el gen supresor de tumores P53 está mutado en la mayoría de los tumores, es un gen diana importante para el diagnóstico de tumores.
Nam et al. utilizaron chips de oligonucleótidos sintetizados sobre sustratos de silicio para tipificar el virus de la hepatitis C en muestras de suero.
2. Aplicación de la biotecnología molecular en pruebas médicas Existen muchos métodos para detectar sustancias biológicamente activas, entre los que destaca la tecnología basada en anticuerpos. Se han utilizado con éxito inmunoensayos que incorporan modificación magnética para detectar diversas sustancias bioactivas y xenobióticos (como fármacos y carcinógenos). En comparación con la tecnología tradicional de microplacas, la detección de enzimas, isótopos radiactivos, colorantes fluorescentes o sustancias quimioluminiscentes basada en la inmovilización de anticuerpos o antígenos específicos en la superficie de nanopartículas magnéticas es sencilla, rápida y sensible.
El sistema de detección automática de Van Helden combina microesferas nanomagnéticas unidas a anticuerpos con una tecnología de inmunoensayo de quimioluminiscencia rápida y eficiente, y se ha utilizado con éxito para detectar el virus de la inmunodeficiencia humana 1 y el VIH-2 en suero. Además, se estableció una tecnología de inmunoensayo tipo sándwich automatizado para la detección de insulina humana, que también utiliza anticuerpos, complejos de proteínas nanomagnéticas y anticuerpos secundarios marcados con fosfatasa alcalina.
4. Aplicación de la proteómica molecular en ensayos médicos.
En la actualidad, un gran número de resultados de investigación sobre proteómica molecular son gratificantes, pero la mayoría de las conclusiones son divergentes o incluso contradictorias.
Algunos marcadores tumorales clásicos no pueden reflejarse en la tecnología proteómica actual representada por la tecnología SELDI-TOF-MS. Pueden existir los siguientes problemas. Por un lado, existen limitaciones de la tecnología SELDI-TOF-MS en sí, incluida la sensibilidad, la repetibilidad y las limitaciones del uso de equipos existentes para confirmar cada pico de proteína; por otro lado, si el diseño experimental y la selección del grupo de control son correctos; apropiado, una determinada proteína No se sabe con certeza si los modelos de grupo reflejan la especificidad de un tumor, una respuesta inflamatoria o un trastorno metabólico. Por otro lado, no se puede explorar la comparabilidad de los resultados de diferentes laboratorios ni las diferencias en el procesamiento de muestras. Sólo resolviendo estos problemas la tecnología SELDI-TOF-MS podrá desempeñar un papel revolucionario en la medicina de laboratorio.
5. Tendencias en el desarrollo de la tecnología de biología molecular en laboratorios médicos.
Hay dos tendencias de desarrollo de la tecnología de biología molecular en la medicina de laboratorio: una es la PCR cuantitativa; la otra es la automatización total de la PCR, por ejemplo, la aplicación de tarjetas de prueba desechables que integran amplificación y detección se pueden actualizar. Resuelva eficazmente el problema de la contaminación por PCR. Además de la PCR, se utilizan tecnologías de amplificación de genes in vitro como la reacción de ligasa (LCR), el sistema de amplificación por desplazamiento de cadena (SDA), el sistema de amplificación de la transcripción (TAS), el sistema de amplificación de secuencia autolimitante (3SR), el sistema de amplificación de replicasa QB, etc. También pasará de la investigación científica a la práctica clínica. La estandarización y el control de calidad de la tecnología de biología molecular han atraído una amplia atención, especialmente las "Medidas de gestión de laboratorios de PCR" emitidas por el Ministerio de Salud, que han desempeñado un papel clave en el desarrollo saludable de las aplicaciones de la tecnología de PCR. Para resolver el problema de la contaminación cruzada de la PCR, los sistemas cerrados y los correspondientes instrumentos automatizados desde la preparación de muestras hasta la detección se están volviendo populares en China.