Estratègies de millora d'immunoassaigs per a la detecció ràpida de malalties infeccioses

Abstract

Un dels majors reptes per a l'assistència sanitària global és la manca d'eines diagnòstiques adequades per a la detecció precoç de malalties i el seguiment adequat del seu tractament. Per aquest motiu, el desenvolupament de bioassajos i biosensors econòmics, ràpids, sensibles i reproduïbles s'ha convertit en una de les prioritats del sector sanitari i la comunitat científica. La malària, malaltia infecciosa causada per paràsits del gènere Plasmodium, representa una de les principals causes de mort en els països subdesenvolupats. Moltes d’aquestes morts es podrien evitar si es disposés de tècniques que permetessin un diagnòstic precoç i un millor seguiment de la resposta al tractament. Els dispositius Point-of-Care (POC) sorgeixen com a alternativa als equips i mètodes clàssics de laboratori pel diagnòstic ràpid de malalties in situ, de forma econòmica i fiable. En aquest projecte s’exploren i s’analitzen en detall dos formats d’immunoassajos diferents per a la detecció específica de lactat deshidrogenasa de Plasmodium Falciparum (Pf-LDH), enzim clau en el metabolisme energètic del paràsit de la malària. Els bioassajos empleats són l’ELISA i la utilització de partícules magnètiques (PM), amb l’objectiu d’estudiar i optimitzar ambdós models per determinar quin assaig és més adient per a la detecció de Pf-LDH. Com es mostrarà en aquest treball, l’ús de PM amb detecció fluorescent permet optimitzar immunoassajos altament sensibles, que tanmateix es caracteritzen per una gran variabilitat. Així doncs, els resultats obtinguts indiquen que serà necessari estudiar estratègies alternatives que permetin reduir la variabilitat generada per la manipulació de les PM, així com testar diferents substrats enzimàtics per la detecció de l’assaig, per rebaixar la variabilitat, convertint l’assaig fluorescent amb PM en un model de referència ràpid, específic, sensible i eficaç.

One of the biggest challenges for global health care is the lack of adequate diagnostic tools for the early detection of diseases and proper treatment response monitoring. For this reason, the development of economic, fast, sensitive and reproducible bioassays and biosensors has become one of the priorities of the healthcare sector and the scientific community. Malaria, an infectious disease caused by parasites of the genus Plasmodium, is one of the leading causes of death in underdeveloped countries, most of which could be avoided if techniques and devices were available for the early, economical, rapid and sensitive diagnosis and follow-up. Point of Care (POC) devices are currently emerging as an alternative to classical laboratory methods for rapid disease diagnosis, to be used in situ, economically, quickly and reliably. This project explores and analyzes in detail two different immunoassay formats for the specific detection of Plasmodium falciparum lactate dehydrogenase (Pf-LDH), a key enzyme in the energy metabolism of the so-called malaria parasite. The proposed immunoassays are ELISA and magneto-immunoassays carried on magnetic particles (MP). The main objective is to study and optimize both models in order to determine which is the assay better fitted for Pf-LDH. As it will be discussed, combining MPs with fluorescent detection provided the most sensitive immunoassay, however, they were also characterized by high variability. Thus, studying alternative strategies to reduce the variability produced by MP handling and testing different substrates should reduce variability, turning the fluorescent MP assay into a fast, specific, sensitive, and effective reference model.