Mantener la concentración adecuada de fármacos en sangre sigue siendo un gran desafío en la medicina moderna. Dado que cada paciente tiene un perfil farmacocinético distinto, la concentración de medicamentos en su sangre varía significativamente. Para intentar dar una respuesta a este problema, un equipo de investigadores de la Universidad de Montreal (UdeM) han desarrollado las denominadas ‘cascadas de señalización’. Estas partículas, desarrolladas a partir de moléculas de ADN sirven para informar y cuantificar la concentración de diversas moléculas en una gota de sangre, todo en 5 minutos.
El trabajo ha sido publicado en el Journal of the American Chemical Society y sus autores consideran que podría contribuir a la creación de dispositivos de diagnóstico inmediato para monitorear y optimizar el tratamiento de diversas enfermedades.
El profesor de química de la UdeM, Alexis Vallée-Bélisle, director del equipo investigador señala que “uno de los factores clave para el éxito en el tratamiento de diversas enfermedades es administrar y mantener una dosis terapéutica del fármaco durante todo el tratamiento”, afirmó. “Una exposición terapéutica subóptima reduce la eficacia y suele provocar resistencia a los fármacos, mientras que la sobreexposición aumenta los efectos secundarios”.
Sin embargo, mantener la concentración adecuada de fármacos en sangre sigue siendo un gran reto en la medicina moderna. Dado que cada paciente tiene un perfil farmacocinético distinto, la concentración de medicamentos en sangre varía significativamente. En la quimioterapia, por ejemplo, muchos pacientes con cáncer no reciben la dosis óptima de fármacos, y actualmente pocas o ninguna prueba es lo suficientemente rápida como para detectar este problema.
“Las pruebas fáciles de realizar podrían ampliar la disponibilidad de la monitorización terapéutica de fármacos y permitir tratamientos más personalizados”, afirmó Vincent De Guire, bioquímico clínico del Hospital Maisonneuve-Rosemont, afiliado a la UdeM, y presidente del Grupo de Trabajo sobre Errores de Laboratorio y Seguridad del Paciente de la Federación Internacional de Química Clínica y Medicina de Laboratorio.
“Una solución conectada, similar a un glucómetro en términos de portabilidad, asequibilidad y precisión, que mediría las concentraciones de los fármacos en el momento oportuno y transmitiría los resultados directamente al equipo médico, garantizaría que los pacientes recibieran la dosis óptima que maximiza sus posibilidades de recuperación”, afirmó De Guire en una evaluación independiente del estudio.
Vallée-Belisle, titular de una Cátedra de Investigación de Canadá en Bioingeniería y Bionanotecnología, ha dedicado muchos años a explorar cómo los sistemas biológicos monitorizan la concentración de moléculas en su entorno en tiempo real.
El avance de esta nueva tecnología se produjo al observar cómo las células detectan y cuantifican la concentración de moléculas en su entorno.
“Las células han desarrollado 'cascadas de señalización' a nanoescala compuestas por biomoléculas programadas para interactuar entre sí y activar actividades celulares específicas en presencia de una cantidad específica de estímulos o moléculas externas”, afirmó Guichi Zhu, primera autora del estudio y becaria postdoctoral en la UdeM.
“Inspirados por la modularidad de los sistemas de señalización de la naturaleza y su facilidad para evolucionar para detectar nuevas dianas moleculares, hemos desarrollado cascadas de señalización similares basadas en ADN que pueden detectar y cuantificar moléculas específicas mediante la generación de una señal electroquímica fácilmente medible”, añadió.
El principio de detección de estos sensores es sencillo: la diana molecular o el fármaco a monitorizar (mostrado en verde en la ilustración superior) puede interactuar con una molécula de ADN específica, llamada aptámero (molécula amarilla). Al unirse a la diana molecular, este ADN "aptámero" ya no puede inhibir a otro ADN electroactivo (ADN rojo), que puede entonces alcanzar la superficie de un electrodo y generar una corriente electroquímica fácilmente detectable con un lector económico.
“Una gran ventaja de estas pruebas electroquímicas basadas en ADN es que su principio de detección también se puede generalizar a múltiples dianas diferentes, lo que nos permite construir dispositivos económicos que podrían detectar diversas moléculas en cinco minutos en la consulta del médico o incluso en casa”, afirmó Vallée-Bélisle, cuyo equipo validó su novedoso mecanismo detectando cuatro moléculas distintas en ese tiempo.
El principio de detección de estos sensores es sencillo: la diana molecular o el fármaco a monitorizar (mostrado en verde en la ilustración superior) puede interactuar con una molécula de ADN específica, llamada aptámero (molécula amarilla). Al unirse a la diana molecular, este ADN "aptámero" ya no puede inhibir otro ADN electroactivo (ADN rojo), que puede entonces alcanzar la superficie de un electrodo y generar una corriente electroquímica fácilmente detectable con un lector económico.
César Hernández, director general de Cartera y Farmacia del Ministerio de Sanidad: 
Kilian Sánchez, secretario de Sanidad del PSOE y portavoz de la Comisión de Sanidad del Senado.: 
Rocío Hernández, consejera de Salud de Andalucía: 
Nicolás González Casares, eurodiputado de Socialistas & Demócratas (S&D - PSOE): 
Juan José Pedreño, consejero de Salud de Murcia: