Plataformas bioelectroanalíticas con potencial de multiplexado y multi-ómico para medicina de precisión en el punto de atención

Resumen

El cáncer, los desórdenes neurodegenerativos y la diabetes son enfermedades que, por su gran prevalencia y mortalidad, amenazan gravemente a nuestra sociedad. A pesar la comprensión cada vez mayor de estos trastornos y del continuo desarrollo de métodos de diagnóstico, su identificación, normalmente en fases avanzadas, se asocia con pronósticos desalentadores debido a la imposibilidad de aplicar tratamientos oportunos y de calidad. Las técnicas actualmente disponibles, aunque eficaces, presentan limitaciones en cuanto a invasividad, coste, falsos positivos, protocolos de análisis largos y laboriosos, interpretación compleja de resultados, necesidad de operarios altamente cualificados y escasa capacidad de miniaturización, que limitan su uso a laboratorios centrales. Existe, por tanto, una demanda urgente tanto en la búsqueda de nuevas dianas clínicas para el diagnóstico precoz de estas enfermedades como en el desarrollo de nuevas metodologías que permitan tanto su validación clínica como su detección rápida, simple y asequible. En este sentido, los biosensores electroquímicos, gracias a sus excelentes propiedades, se consideran herramientas analíticas muy atractivas y prometedoras, capaces de aportar soluciones eficientes e innovadoras a estos desafiantes retos. En base a estos antecedentes, el objetivo de esta Tesis Doctoral ha sido el diseño, desarrollo y aplicación de plataformas bioelectroanalíticas sencillas y altamente integradas, competitivas y complementarias a las técnicas convencionales, capaces de mejorar la fiabilidad de las acciones diagnósticas, pronósticas y terapéuticas relacionadas con procesos cancerígenos, neurodegenerativos y diabéticos, mediante la determinación, monitorización y caracterización molecular de biomarcadores circulantes de perfil multiómico asociados con su aparición y desarrollo. Las plataformas desarrolladas emplean en todos los casos electrodos serigrafiados desechables como transductores electroquímicos, producidos en masa de forma rápida, sencilla y económica en formatos miniaturizados y multiplexados. El empleo de estos sustratos junto con las ventajas asociadas a la transducción electroquímica ofrece una poderosa combinación para realizar análisis descentralizados, rápidos, sensibles y fiables de biomarcadores circulantes característicos de estas enfermedades en todo tipo de muestras clínicas y fluidos biológicos mínimamente invasivos. Se han desarrollado distintas plataformas para la determinación individual y/o multiplexada, de biomarcadores candidato de distintos niveles ómicos (transcriptómicos, epigenéticos y proteómicos) en procesos neoplásicos (metilaciones en ADN/ARN y miARNs), neurodegenerativos (proteínas tau y TDP-43) y diabéticos (insulina y cortisol). Estas plataformas, construidas sobre partículas magnéticas convenientemente funcionalizadas o directamente sobre superficies electródicas nanoestructuradas, se basan en el uso de anticuerpos, proteínas recombinantes y/o sondas de captura o detección específicas de ADN/ARN como entidades de bioreconocimiento, y de electrodos serigrafiados individuales, duales o cuádruples como transductores electroquímicos, e implican formatos de bioensayo que comprenden reacciones de afinidad específicas (inmunoreconocimiento, hibridación u otras), dando como resultado herramientas analíticas sencillas, rápidas y versátiles para la detección y diagnóstico fiable de estas u otras enfermedades. Las excelentes prestaciones analíticas y resultados obtenidos con las estrategias desarrolladas en el análisis de las muestras clínicas analizadas ponen de manifiesto su gran utilidad clínica para la detección sensible y selectiva de los biomarcadores seleccionados, así como el enorme atractivo para implementarse en dispositivos portátiles y automatizados, que permitan realizar análisis in situ, rápidos y fiables, y responder de manera satisfactoria a las necesidades de la clínica actual y la ansiada medicina de precisión personalizada.