Control del VIH con un chip de bajo coste

Un chip de microfluidos es capaz de medir la efectividad de los tratamientos aplicados a pacientes en países con escasos recursos.

Medir la carga viral o la concentración de VIH en el torrente sanguíneo es una de las técnicas que utilizan los médicos para supervisar la eficacia de los tratamientos del VIH. Un aumento en la carga viral puede ser una advertencia del fracaso de un tratamiento o la resistencia a los medicamentos, lo que posiblemente indica que el paciente debe cambiar a un fármaco diferente. Sin embargo, en entornos de escasos recursos, este tipo de supervisión resulta muy cara y el equipamiento necesario es pesado. Un nuevo chip de microfluidos diseñado por el laboratorio de Rustem Ismagilov en Caltech (Instituto de Tecnología de California, EE.UU.) posibilita controlar la carga viral del VIH y otras infecciones virales de forma más barata y sencilla, y la técnica también podría ser útil para otros tipos de pruebas genéticas.

La carga viral se mide a menudo con la PCR, una herramienta de laboratorio estándar que copia el ADN o ARN en una muestra una gran cantidad de veces. Un nuevo enfoque, llamado PCR digital, permite obtener recuentos mucho más precisos. Utilizando la microfluídica, la muestra se divide primero entre una multitud de pequeños pozos, de modo que cada uno de esos pozos probablemente no albergue más de una molécula. Cuando las moléculas se amplifican, el resultado es una señal simple indicando un ‘sí’ o un ‘no’ en cada pozo.

“Estos métodos resultan complicados cuando tenemos que realizar una medición con un gran rango dinámico”, afirma Ismagilov. La carga viral del VIH, por ejemplo, puede variar de 50 a un millón de moléculas por mililitro. Una prueba para medirla debe ser capaz de manejar un gran número de moléculas, y sin embargo ser lo suficientemente sensible como para contar moléculas en menor cantidad. Normalmente, lograr tal sensibilidad requiere la dilución de una muestra y su propagación a lo largo de más y más pozos con el fin de asegurar que cada pozo no sea ocupado por más de una molécula. Ismagilov asegura que un número tan grande de pozos puede ser muy complicado de analizar. Al mismo tiempo, la muestra no se puede extender demasiado y hacerse tan delgada como para que se pierdan moléculas.

Ismagilov y los miembros de su laboratorio ingeniaron un truco para solucionar este dilema: dividir la muestra en una serie de pozos de diferentes tamaños calibrados para detectar moléculas en distintas concentraciones, que se puedan calcular en conjunto. “Cada volumen es sensible a un rango de concentración en particular”, afirma. “En conjunto, estos volúmenes proporcionan más información que cualquier volumen de forma individual”.

Medir la carga viral o la concentración de VIH en el torrente sanguíneo es una de las técnicas que utilizan los médicos para supervisar la eficacia de los tratamientos del VIH. Un aumento en la carga viral puede ser una advertencia del fracaso de un tratamiento o la resistencia a los medicamentos, lo que posiblemente indica que el paciente debe cambiar a un fármaco diferente. Sin embargo, en entornos de escasos recursos, este tipo de supervisión resulta muy cara y el equipamiento necesario es pesado. Un nuevo chip de microfluidos diseñado por el laboratorio de Rustem Ismagilov en Caltech (Instituto de Tecnología de California, EE.UU.) posibilita controlar la carga viral del VIH y otras infecciones virales de forma más barata y sencilla, y la técnica también podría ser útil para otros tipos de pruebas genéticas.

La carga viral se mide a menudo con la PCR, una herramienta de laboratorio estándar que copia el ADN o ARN en una muestra una gran cantidad de veces. Un nuevo enfoque, llamado PCR digital, permite obtener recuentos mucho más precisos. Utilizando la microfluídica, la muestra se divide primero entre una multitud de pequeños pozos, de modo que cada uno de esos pozos probablemente no albergue más de una molécula. Cuando las moléculas se amplifican, el resultado es una señal simple indicando un ‘sí’ o un ‘no’ en cada pozo.

“Estos métodos resultan complicados cuando tenemos que realizar una medición con un gran rango dinámico”, afirma Ismagilov. La carga viral del VIH, por ejemplo, puede variar de 50 a un millón de moléculas por mililitro. Una prueba para medirla debe ser capaz de manejar un gran número de moléculas, y sin embargo ser lo suficientemente sensible como para contar moléculas en menor cantidad. Normalmente, lograr tal sensibilidad requiere la dilución de una muestra y su propagación a lo largo de más y más pozos con el fin de asegurar que cada pozo no sea ocupado por más de una molécula. Ismagilov asegura que un número tan grande de pozos puede ser muy complicado de analizar. Al mismo tiempo, la muestra no se puede extender demasiado y hacerse tan delgada como para que se pierdan moléculas.

Ismagilov y los miembros de su laboratorio ingeniaron un truco para solucionar este dilema: dividir la muestra en una serie de pozos de diferentes tamaños calibrados para detectar moléculas en distintas concentraciones, que se puedan calcular en conjunto. “Cada volumen es sensible a un rango de concentración en particular”, afirma. “En conjunto, estos volúmenes proporcionan más información que cualquier volumen de forma individual”.

La técnica se basa en el SlipChip, un simple dispositivo de microfluidos desarrollado por Ismagilov. En dos placas de cristal o plástico superpuestas se inyecta una muestra de fluido. Después, se giran un poco para separar el fluido entre los pozos. La rotación también puede hacer que ciertos pozos entren en contacto, para poder realizar reacciones químicas.

En dos artículos recientes publicados en Analytical Chemistry y Journal of the American Chemical Society, Ismagilov y sus colegas describen las matemáticas del diseño y su aplicación en pruebas de carga viral tanto en el VIH como en la hepatitis C. Los chips pueden ser diseñados para realizar varias pruebas o medir muestras múltiples, lo que, según Ismagilov, aumenta su flexibilidad. En la actualidad, es necesario el uso de otros dispositivos para otras etapas de la preparación y análisis de la PCR, aunque el objetivo final de los investigadores es crear un chip que realice todos estos pasos.

Leonor González. 7mo. Semestre. ISC.

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