Una nueva prueba detecta una deficiencia de Zinc que amenaza la vida
en un pueblo remoto, un trabajador humanitario pincha la yema del dedo de un niño enfermizo y, como la mayoría de las muestras de sangre de los otros niños, esta muestra se vuelve amarilla. Así es como una prueba experimental de desnutrición hecha con entrañas bacterianas podría funcionar un día en el campo para exponer deficiencias generalizadas de zinc que matan a miles cada año.estas entrañas incluyen plásmidos, que son bucles de ADN., No son las mismas hebras de ADN detrás de la reproducción y la construcción celular, sino que funcionan como nano-órganos con programas genéticos que normalmente guían los procesos celulares bacterianos. En un estudio dirigido por el Instituto de tecnología de Georgia, los investigadores diseñaron sus propios plásmidos para dirigir otras partes extraídas de bacterias para que el análisis de sangre funcione.la nueva tecnología mostró un alto potencial como base para una prueba de desnutrición fácil y económica que podría ampliarse para incluir muchos nutrientes vitales y otros indicadores de salud.,
la nueva prueba experimental se liofiliza a un polvo que se mantiene a temperaturas diarias, se puede leer en el campo y puede ser adecuado para un análisis preciso con una aplicación de teléfono inteligente aplicable. Podría superar las dificultades clínicas y logísticas de otras pruebas, incluido el transporte refrigerado al campo o de regreso a un laboratorio, así como el tiempo perdido.
la prueba no solo detecta zinc, sino que también cuantifica sus niveles clínicamente relevantes, lo que es necesario para detectar la desnutrición y es una de las principales innovaciones de la nueva prueba., Las agencias de ayuda podrían usar una versión de campo de la prueba para obtener información inmediata para influir rápidamente en las decisiones políticas sobre las intervenciones nutricionales.
hambre oculta
Dos mil millones de personas en todo el mundo sufren de deficiencias de micronutrientes, que se cobran millones de vidas cada año, según los Centros para el Control y la prevención de enfermedades. La deficiencia de Zinc por sí sola fue culpada por más de 450,000 muertes en 2009, según un estudio en el European Journal of Clinical Nutrition.pero detectar la desnutrición es complicado.,
» En el mundo en desarrollo de hoy, muchas personas pueden obtener suficientes calorías, pero se pierden una gran cantidad de nutrientes. Puedes mirar a alguien y saber si está recibiendo suficientes calorías pero no si está recibiendo suficientes cantidades de nutrientes importantes para el desarrollo», dijo Mark Styczynski, quien dirigió el estudio y es Profesor Asociado en la Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular de Georgia Tech.»el impacto es mayor en las madres embarazadas y los niños menores de 5 años, que es cuando tienen la mortalidad más alta», dijo.,el equipo de investigación, que incluía colaboradores de la Universidad Northwestern, publicó su estudio en la revista Science Advances. La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de salud, la Fundación Nacional de Ciencias, el laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea, la Agencia de proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, la Fundación David y Lucille Packard, y el programa de profesores-académicos Camille Dreyfus.
pequeño es enorme
ingeniería con entrañas bacterianas tiene al menos 25 años, con la investigación acelerándose en la última década., Pero esta nueva prueba muestra moléculas pequeñas, como el zinc o el yodo, otra gran innovación.
la cuantificación de iones de zinc en este estudio en particular fue la prueba de concepto para los planes para medir muchas moléculas pequeñas relevantes para las pruebas de campo. Los investigadores podrían ampliar rápidamente la prueba para evaluar los niveles de los Seis nutrientes vitales de moléculas pequeñas, micronutrientes, que son altamente relevantes para el trabajo de campo nutricional.»es posible que podamos hacer nuevas pruebas razonablemente rápidas para el hierro, B12, folato, yodo y vitamina A», dijo Styczynski., «También podríamos cuantificar moléculas más grandes como el ADN y las proteínas para ayudar a averiguar qué tan malo es un brote viral.»detectar la presencia o ausencia de algo como el Ébola o el embarazo es importante. Pero ha faltado poder decir cuánto de algo tienes, como un nutriente o un virus, sin tener que transportar equipo por el campo para hacerlo. La capacidad de hacerlo podría abrir muchas puertas en el diagnóstico y el tratamiento», dijo Styczynski.
bacterias Destripadoras
La facilidad de uso de la prueba experimental de zinc contrasta marcadamente con los trabajos necesarios para diseñarla., Los investigadores comenzaron usando bacterias vivas que cambiaron de color en reacción al zinc, pero ese enfoque chocó con inconvenientes.»la prueba tomó demasiado tiempo, y el volumen de sangre y bacterias que necesitaríamos no estaba claro», dijo Styczynski. «Así que nos fuimos sin celular. Tomas las bacterias y eliminas el exterior y el genoma, el ADN principal, y te quedas con esta rica mezcla de partes muy reactivas, a las que puedes agregar tu propio programa genético en los plásmidos.,»los enfoques libres de células permiten que las entrañas bacterianas se dosifiquen como compuestos en una reacción química, lo que hace que la prueba sea predecible, confiable y adecuada para la estandarización. Los investigadores construyeron dos plásmidos para impulsar los procesos de la prueba.
» Uno tiene los genes tomados de E. coli para una enzima que descompone un azúcar grande en azúcares más pequeños. El otro controla cuánto de un gen regulador se está encendiendo en respuesta a los niveles de zinc», dijo Styczynski.,la prueba utiliza una molécula de señal que es en parte un azúcar grande y comienza de color amarillo,pero una vez que el plásmido produce una enzima que escinde el azúcar, la molécula se vuelve púrpura. Los niveles de Zinc regulan cuánta enzima se produce more Más zinc significa más enzima y más púrpura. Si la prueba permanece amarilla, el zinc es peligrosamente bajo.cuando se prueba en suero, es decir, sangre, su rica Biología desordena la reacción, y en el mundo real, ese desorden difiere de persona a persona y sesgaría los esquemas de color de paciente a paciente.,los investigadores resolvieron esto con un truco químico para hacer un sistema de calibración que fluya con ese sesgo. Para la prueba real, el zinc reguló cómo los plásmidos alteran el color, pero la primera autora del estudio, Monica McNerney, cambió las cosas para el calibrador.
para hacer sus puntos de referencia, ella maximizó los niveles de zinc y varió los niveles de plásmidos punto por punto, dando como resultado una escala de colores.la prueba y los puntos de calibración variados de plásmidos recibieron el suero a ser probado, y el desorden cambió la prueba y los puntos de calibración de una manera idéntica., El color cambiado de la prueba podría compararse con precisión con los colores de los puntos de calibración para determinar los niveles de zinc.
Los colores están en el rango visible, no fluorescentes, por lo que no requieren ningún dispositivo para leer. La velocidad del cambio de color podría revelar más detalles sobre los niveles de nutrientes, tal vez a través de un análisis del video del teléfono inteligente tomado de la prueba.referencia: McNerney, M. P., Zhang, Y., Steppe, P., Silverman, A. D., Jewett, M. C., & Styczynski, M. P. (2019). Cuantificación de biomarcadores en el punto de atención gracias a la calibración específica de la muestra., Science Advances, 5 (9), eaax4473. https://doi.org/10.1126/sciadv.aax4473
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