Redacción Farmacosalud.com

Un equipo internacional ha creado InmunoFET, un dispositivo de diagnóstico rápido para la detección de la insuficiencia cardíaca (IC) a través de muestras de saliva. Se trata de un instrumento de bajo coste y portátil basado en nanotecnología que permite, a partir de un test rápido, detectar esta enfermedad, la principal causa de mortalidad en Europa hasta 2019. Por ahora la pandemia de COVID-19 ha impedido comparar la fiabilidad diagnóstica de InmunoFET con respecto a los métodos convencionales de detección de la IC, pero los científicos esperan que la capacidad de precisión diagnóstica del nuevo dispositivo sea al menos equivalente a la mostrada por los métodos clásicos, tal y como señala el Dr. Francesc Teixidor, investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB, CSIC) y jefe de grupo LMI: “La pandemia ha impedido la realización de los ensayos clínicos previstos en el proyecto, que habrá que realizar más adelante. Sí se ha podido verificar en medidas de saliva realizadas con el InmunoFET en laboratorio, que el dispositivo tiene la sensibilidad y la selectividad adecuadas, lo que permite una detección correcta en los rangos de concentraciones relevantes para el diagnóstico de la IC. Se espera por ello que la fiabilidad diagnóstica sea por lo menos equivalente a la de los métodos convencionales”.

El novedoso dispositivo es un laboratorio portátil capaz de separar y detectar biomarcadores presentes en dicha secreción bucal. Está hecho a partir de sistemas microelectrónicos, sensores integrados, compuestos bioquímicos y nanopartículas magnéticas. InmunoFET es el resultado del proyecto europeo KardiaTool, cuyos resultados han sido publicados en ‘Analytica Chimica Acta’, ‘Chemosensors’ y ‘Molecules’^1-3.

Los métodos convencionales de identificación parten de una muestra sanguínea
El objetivo prioritario del proyecto era la detección de biomarcadores para la IC en muestras de saliva en contraposición a los métodos corrientemente en uso, que detectan a partir de muestras de sangre. El problema estaba en demostrar que había biomarcadores de IC en la secreción bucal, ya que los biomarcadores de IC se producen en distintas zonas del corazón según el tipo de biomarcador, y de la zona de origen pasan a la sangre. En general, cuanto más marcador hay en el torrente sanguíneo, mayor es la IC. “El biomarcador sufre un proceso de dilución constante: del corazón pasa a la sangre, y de la sangre va a pasar a la saliva por un proceso de reparto entre los dos medios en una zona determinada. Por tanto, hay un nuevo proceso de dilución. Estos sucesivos pasos de dilución podían implicar que el contenido del biomarcador en saliva fuera muy bajo o indetectable. Esto explica que los métodos actuales de medida de IC se basen en muestras de sangre”, precisa Teixidor.

Los biomarcadores habituales más estudiados son (en inglés) Natriuretic neurohormone peptides, B-type natriuretic peptide (BNP) y N-terminal prohormone of BNP (NT-proBNP), que están entre los indicadores más prometedores para uso clínico y de hecho son los de referencia, especialmente el BNP. Hay varios estudios que asocian el Tumor Necrosis Factor α (TNFα) alto en ensayos de insuficiencia cardíaca, a la mortalidad. Estos biomarcadores se detectan en sangre bien por métodos como el ELISA (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay), o bien por biosensores ópticos como los basados en Surface Plasmon Resonance (SPR), electroquímicos potenciométricos, u otros.

En escena, un transistor de efecto de campo selectivo ion (ISFET)
“Con respecto al proyecto Kardiatool, se propuso solucionar el problema de la excesiva dilución en saliva de los biomarcadores a estudiar mediante el uso de nanopartículas magnéticas MNPs decoradas con anticuerpos (Abs) que pudieran captar los antígenos (Ag), que serían BNP o NT-proBNP o TNFα. Esto implicaba un proceso de preconcentración al tener que atraer las partículas magnéticas con un imán, lo que a su vez permitía un lavado de la matriz de saliva. Cuando el imán dejaba de operar, las MNPs se liberaban y entraban en la zona de medida”, detalla en declaraciones a www.farmacosalud.com el Dr. Teixidor. En definitiva, el novedoso sistema contiene un biosensor microelectrónico basado en nitruro de silicio manufacturado en la Sala Blanca del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM, CSIC). A partir de aquí, y mediante un transistor de efecto de campo selectivo ion (ISFET), ImmunoFET es capaz de detectar el factor de necrosis tumoral-α (TNF-α) -uno de los biomarcadores que indica IC- en saliva. El equipo ha experimentado con muestras salivares artificiales y humanas, demostrando una alta sensibilidad a la concentración de TNF-α.

“Los dispositivos biosensores se integran en un lab-on-a-chip que permitirá realizar ensayos inmunológicos completos para medir la concentración del biomarcador”, explica Joan Bausells, IP de la contribución del IMB-CNM al proyecto y líder del grupo NANONEMS. “El uso de dispositivos ISFET para los biosensores aprovecha las propiedades intrínsecas de amplificación electrónica del transistor para aumentar la sensibilidad”, añade el investigador.

Según especifica Teixidor a través de un comunicado, la contribución del ICMAB-CSIC al proyecto radica en la síntesis de las nanopartículas magnéticas utilizadas durante el procedimiento: “como la concentración de los biomarcadores en la saliva es menor que en la sangre, necesitamos hacer una preconcentración -insiste-. Para ello, utilizamos nanopartículas magnéticas funcionalizadas con los anticuerpos adecuados, sintetizados en el ICMAB, que pueden capturar estos biomarcadores. Esas nanopartículas debían ser lo suficientemente estables como para no precipitarse y circular por los canales microfluídicos del dispositivo… ¡un gran reto!

26 millones de personas en todo el mundo afectas de esta patología
La cardiopatía isquémica es la principal causa de mortalidad en el mundo, según datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS). Desde el año 2000, la insuficiencia cardíaca es también una dolencia en alza: los datos muestran que en 2000 sumaba 2 millones de las defunciones globales, mientras que en 2019 la cifra se elevó hasta casi 9 millones. Aproximadamente, 26 millones de personas en todo el mundo padecen esta patología. El Instituto Nacional de Estadística (INE) muestra que las enfermedades relacionadas con la IC fueron la principal causa de mortalidad en España hasta 2020.

Un diagnóstico eficaz y rápido de la insuficiencia cardíaca puede ser clave para su abordaje terapéutico. En la actualidad, el seguimiento se realiza -tal y como se ha apuntado anteriormente- mediante la cuantificación de biomarcadores en análisis de sangre. El uso del dispositivo desarrollado para su detección a través de muestras de saliva sería una herramienta mucho más ágil, lo que podría mejorar los actos de diagnóstico y tratamiento.

Un procedimiento que no requiere personal especializado
El tiempo necesario para la detección de un caso de IC mediante la aplicación de ImmunoFET es del orden de una media hora. “Lo que es propiamente la medida del biosensor se realiza en pocos minutos, pero es necesario un tiempo de incubación para que los antígenos a detectar reaccionen con los anticuerpos en el sensor y, por otra parte, la detección en saliva requiere una autocalibración que implica realizar más de una medida para una detección completa. Los métodos clásicos que se basan en una analítica de sangre o ensayos inmunológicos de tipo ELISA requieren un tiempo de varias horas para obtener el resultado, más el tiempo necesario para que la muestra se lleve al laboratorio de análisis”, comenta Teixidor.

“El tiempo de detección de nuestro dispositivo sí es comparable con el que requieren los instrumentos ya existentes para la detección de BNP o NT-proBNP en el punto de atención al paciente. Pero estos instrumentos trabajan con una muestra de sangre que requiere una extracción. La ventaja de nuestro dispositivo en este caso no está en el tiempo de medida, sino en la utilización de saliva en lugar de sangre”, certifica el científico. A lo que agrega: “El dispositivo automático desarrollado en el proyecto no requiere personal especializado y es una herramienta que puede indicar rápidamente la gravedad de la insuficiencia cardíaca. Creemos que puede ser muy útil para el personal médico, especialmente para planificar y evaluar la eficacia de los diferentes tratamientos para los pacientes”.

KardiaTool es un proyecto internacional financiado por la Comisión Europea dentro del programa de investigación e innovación Horizonte 2020. Ha recibido 4,9 millones de euros desde 2018 y cuenta con la participación de 14 instituciones de 9 países europeos. El IMB-CNM y el ICMAB son los dos centros del CSIC implicados desde el principio y la única contribución española al proyecto.

‘Yoga con corazón’

Por otro lado, AstraZeneca presenta la iniciativa ‘Yoga con corazón’ con el propósito de sensibilizar a los afectados de IC sobre los beneficios que aporta la práctica regular de ejercicio adaptado a sus necesidades. Así, el yoga mejora la calidad de vida en pacientes con insuficiencia cardíaca crónica, por lo que es recomendable ejercitarlo en programas de rehabilitación cardíaca⁴. ‘Yoga con corazón’ es un programa de clases adaptadas a pacientes con IC, en el Zentro Urban Yoga. Las clases se encuentran disponibles en la plataforma online elidiomadelcorazon.es.

La práctica de esta disciplina físico-mental adaptada a enfermos de IC es un ejercicio seguro que además puede mejorar el tono del sistema nervioso autónomo y la función muscular esquelética, experimentándose al mismo tiempo una mejora en la condición física (fuerza, equilibrio y resistencia)⁵. Este ejercicio no sólo redunda en el bienestar físico, sino también en el psicológico: los pacientes mejoran su propia conciencia corporal mediante la atención plena, lo que hace que sean más conscientes de sus síntomas y perciban mejor cualquier cambio en ellos⁵. Asimismo, el yoga mejora variables mentales tales como la ansiedad y la depresión⁴ y tiene efectos favorables sobre el estrés⁶.

Bibliografía
1. Ben Halima H, Bellagambi FG, Alcacer A, Pfeiffer N, Heuberger A, Hangouët M, et al. A silicon nitride ISFET based immunosensor for tumor necrosis factor-alpha detection in saliva. A promising tool for heart failure monitoring. Analytica Chimica Acta. 2021:1161,338468.
2. Vozgirdaite D, Ben Halima H, Bellagambi FG, Alcacer A, Palacio F, Jaffrezic-Renault N, et al. Development of an ImmunoFET for Analysis of Tumour Necrosis Factor-α in Artificial Saliva: Application for Heart Failure Monitoring. Chemosensors. 2021;9(2), 26.
3. Saha A, Ben Halima H, Saini A, Gallardo-Gonzalez J, Zine N, Viñas C, et al. Magnetic Nanoparticles Fishing for Biomarkers in Artificial Saliva. Molecules. 2020;25(17): 3968, 2020.
4. Gomes-Neto M, Sousa-Rodrigues E, Monteiro-Silva W et al Effects of Yoga in Patients with Chronic Heart Failure: A Meta-Analysis. Arq Bras Cardiol. 2014; 103(5): 433–9.
5. Howie-Esquivel J, Lee J, Collier G, et al. Yoga in Heart Failure Patients: A Pilot Study. Journal of Cardiac Failure 2010; 742-9.
6. Guddeti R, Dang G, Williams M et al. Role of Yoga in Cardiac Disease and Rehabilitation. Journal of Cardiopulmonary Rehabilitation and Prevention 2019; 39 (3): 146-52.