La molécula luminosa más pequeña del mundo fue probada para detectar la encefalitis transmitida por garrapatas.
La proteína luminosa aislada del cangrejo de mar Metridia longa, la más pequeña de las enzimas bioluminiscentes descubiertas, fue utilizada por primera vez por los científicos en pruebas de encefalitis transmitida por garrapatas. Un solo miligramo de esa proteína puede ser suficiente para realizar cien mil pruebas precisas que determinen la presencia del virus de la encefalitis transmitida por garrapatas. Los resultados se han publicado en el International Journal of Molecular Sciences.
Las proteínas bioluminiscentes se utilizan ampliamente como etiquetas luminosas en diversas pruebas de diagnóstico, por ejemplo, para detectar la diabetes mellitus, la esclerosis múltiple, el melanoma y otras enfermedades graves. Aunque esas pruebas pueden diagnosticar enfermedades de manera eficaz, los científicos no han dejado de mejorarlas en un esfuerzo por ampliar su alcance, precisión y sensibilidad.
Los científicos del Centro Federal de Investigaciones «Centro Científico de Krasnoyarsk de la rama siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia», junto con sus colegas de la Universidad Federal de Siberia y del Instituto de Biología Química y Medicina Fundamental de la rama siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia (Novosibirsk), utilizaron la molécula luminosa más pequeña del mundo, la luciferasa del cangrejo de mar Metridia longa, como marca en la prueba de la encefalitis transmitida por garrapatas. La metridia luciferasa tiene una luz brillante y el pequeño tamaño de la enzima asegura la producción de proteína más óptima usando la tecnología de síntesis recombinante. La tecnología consiste en la producción de una proteína utilizando un gen que codifica la proteína de interés y las células que la producen. En este estudio, los científicos utilizaron células de oruga.
La eficiencia del inmunoanálisis moderno basado en moléculas bioluminiscentes depende de los componentes. La etiqueta desarrollada para el sistema de prueba incluye dos partes funcionales. La primera es una molécula construida que detecta el virus y se une a él, un anticuerpo. La segunda es una proteína brillante que señala las uniones que han ocurrido.
Para crear un sistema de pruebas similar al del virus de la encefalitis transmitida por garrapatas, los investigadores decidieron utilizar la recientemente descubierta luciferasa del cangrejo de mar Metridia. Esta es la proteína natural luminosa más pequeña conocida, que es responsable de la brillante bioluminiscencia de los crustáceos ovalados marinos. Su ventaja es la simplicidad de la reacción de emisión de luz, que requiere sólo una molécula sintética como sustrato y oxígeno. Al mismo tiempo, la enzima se caracteriza por una alta intensidad de luminiscencia.
La precisión de la prueba desarrollada se comprobó utilizando kits estándar, que se utilizan en los servicios sanitarios para determinar la encefalitis transmitida por garrapatas. Los científicos no han encontrado ninguna discrepancia entre los resultados de los dos tipos de pruebas. Además, la prueba bioluminiscente tomó media hora menos de tiempo. Los biólogos también observan que el pequeño tamaño de la luciferasa reduce la probabilidad de que se produzcan errores en su producción y permite su modificación para su uso en otras pruebas.
«Anteriormente, los biofísicos de Krasnoyarsk desarrollaron una etiqueta para determinar el virus de la encefalitis basada en otra enzima bioluminiscente, la luciferasa Renilla. La nueva luciferasa es la mitad de pequeña en peso molecular que la marca descrita anteriormente. Cuanto más pequeño sea el reportero, más fácil es producir y combinar con el anticuerpo, por lo que menos factores afectarán la luminiscencia de la molécula y su estabilidad. La segunda ventaja de la nueva etiqueta es que tiene más actividad bioluminiscente. Esto nos permitió reducir a la mitad la concentración detectable del virus en las muestras, lo que aumentó la precisión del análisis», – dijo el co-autor del trabajo Marina Larionova, doctora en biología, investigadora del Instituto de Biofísica del Centro Científico de Krasnoyarsk de la rama siberiana de la Academia Rusa de Ciencias.
Los científicos observaron que, según los cálculos, un miligramo de la proteína híbrida creada puede proporcionar más de 100.000 mediciones. Al mismo tiempo, los investigadores recibieron de un litro de cultivo de células genéticamente modificadas en las que se produce una molécula luminosa de tres a cinco miligramos de proteína. Por lo tanto, hay todos los motivos para hablar de la posibilidad de la producción biotecnológica de sistemas de prueba basados en la Metridia longa luciferasa. Sin embargo, cabe señalar que la utilización de este tipo de pruebas requerirá el equipo adicional de los laboratorios de diagnóstico existentes.
La investigación cuenta con el apoyo de la Fundación Rusa para la Investigación Básica, el Gobierno de la región de Krasnoyarsk y la Fundación Científica Regional de Krasnoyarsk.
