Desarrollo de plataformas biosensoras electroquímicas para la detección de marcadores inflamatorios y de cáncer de mama

Zusammenfassung

En la actualidad el diagnóstico clínico demanda la implementación de metodologías de manejo sencillo, coste asequible, reducido tiempo de respuesta y con capacidad de multiplexado que puedan implementarse en la rutina clínica para la determinación de biomarcadores de relevancia en muestras no invasivas como las biopsias líquidas. En respuesta a estas demandas, en esta Tesis Doctoral se ha abordado el desarrollo de varias plataformas biosensoras electroanalíticas aplicables a la determinación de biomarcadores de inflamación y asociados a cáncer de mama. El funcionamiento de la mayoría de estas bioplataformas se basa en la realización de reacciones de inmunoreconocimiento sobre la superficie de micropartículas magnéticas comerciales que se acoplan en la etapa final tras su completa modificación sobre electrodos desechables para realizar la transducción amperométrica, cuya magnitud resulta proporcional a la concentración del biomarcador en estudio. Se presenta en primer lugar un magnetoinmunosensor para la determinación de TNFa, un destacado biomarcador inflamatorio. Tras la optimización de las principales variables experimentales, este inmunosensor se ha empleado para la determinación de los niveles de TNFa en suero humano, obteniendo una excepcional sensibilidad, lo que permite la cuantificación de este biomarcador en un rango de concentraciones clínicamente relevantes para la mayoría de las enfermedades inflamatorias relacionadas con alteraciones en el nivel de este biomarcador. Con el fin de mantener esta elevada sensibilidad cuando la determinación se realiza directamente en muestras de suero humano escasamente diluidas, se ha optimizado la composición de una disolución que minimiza el efecto matriz en esta muestra compleja. La simplicidad y rapidez del ensayo, junto con su robustez y sensibilidad hacen que el magnetoinmunosensor de TNFa desarrollado sea una alternativa muy atractiva a los métodos convencionales tradicionales ELISA, especialmente para su futura implementación en dispositivos tipo Point-of-Care. Adicionalmente se han desarrollado plataformas magnetoinmunosensoras amperométricas para la determinación de los tres receptores que permiten la clasificación del cáncer de mama en los diferentes subtipos moleculares establecidos: ErbB2, ERa y PR. Los magnetoinmunosensores desarrollados para la determinación individual han demostrado excelentes características analíticas en los rangos clínicos de interés, aplicabilidad para la determinación en suero de los receptores circulantes y del contenido endógeno de los mismos en muestras de lisados celulares y posibilidad de discriminar células cancerígenas intactas en función del nivel de expresión de los receptores extracelulares. Teniendo en cuenta además el interés indiscutible en la determinación simultánea de estos receptores y en general de los biomarcadores tumorales para mejorar la fiabilidad en el diagnóstico y pronóstico de esta enfermedad se ha demostrado la posibilidad de trasladar de forma extremadamente sencilla estas bioplataformas de determinación individual a plataformas de multiplexado a través de la determinación dual de ERa y PR sobre electrodos desechables duales, manteniendo las características analíticas y la aplicabilidad práctica demostrada para las determinaciones individuales. Esta posibilidad, junto con la versatilidad de los diseños, que los hace aplicables a la determinación de otros biomarcadores proteicos de relevancia, previa selección de anticuerpos específicos y optimización del formato de ensayo, abre la posibilidad de desarrollar dispositivos bioanalíticos a la carta para la determinación individual o múltiple de estos biomarcadores u otros de relevancia en cancer o en otro tipo de enfermedades, respondiendo a un reto particularmente importante en la clínica actual.