Biosensado de péptidos ß-amiloides basado en inmunoensayos integrados para el cribado de la enfermedad de Alzheimer

Abstract

[ES] Las enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer tienen un alto impacto sanitario, socioeconómico y personal, y su incidencia va en aumento. Sin embargo, la capacidad actual para diagnosticarlas de manera precisa es muy limitada, retrasando su detección y complicando el tratamiento. Actualmente, el diagnóstico clínico se basa en evaluaciones sintomáticas apoyadas en pruebas de neuroimagen y detección de marcadores en líquido cefalorraquídeo. Estas técnicas son de alto coste y naturaleza invasiva, por lo que hay una demanda de nuevas pruebas moleculares.

Este trabajo de fin de grado ha contribuido al desarrollo de un método innovador de biosensado capaz de detectar biomarcadores del Alzheimer en plasma. El método on-well microarray está basado en anticuerpos inmovilizados en los pocillos de una placa y detección óptica mediante imágenes digitales. El trabajo se ha llevado a cabo en el contexto del proyecto ProbioA, realizado por los Institutos de investigación IDM de la UPV y el IIS La Fe.

El análisis de las posibles moléculas de interés condujo a la selección de la ratio de concentraciones de dos péptidos beta-amiloides (ratio AB42/AB40) como biomarcador. Posteriormente, se desarrollaron inmunoensayos en pocillo para su detección, en un formato de micromatriz con transducción óptica. El intervalo de trabajo alcanzó una concentración de 1 µg/mL y el límite de detección fue 0,01 pg/mL. La reproducibilidad y la selectividad fueron adecuadas, siendo la desviación estándar relativa de ensayos replicados de 15% y la reactividad cruzada inferior al 5%. Por lo tanto, las prestaciones del ensayo cumplieron los requisitos necesarios para la detección de los niveles de concentración de los biomarcadores en suero sanguíneo. Finalmente, se realizó el estudio inicial para su aplicación en muestras biológicas de pacientes.

Los resultados confirmaron que esta tecnología de biosensado puede apoyar al diagnóstico precoz y pronósticar la enfermedad a partir de muestras biológicas poco invasivas. Se estima que este enfoque puede facilitar su implementación en el sistema sanitario como herramienta de cribado poblacional y potencialmente reducir el coste y los riesgos asociados a los métodos de diagnóstico actuales.

[EN] Neurodegenerative diseases such as Alzheimer s disease have a significant health, socioeconomic, and personal impact, and their incidence is increasing. However, the current capability for accurate diagnosis is very limited, delaying its detection and complicating its treatment. Currently, clinical diagnosis is based on symptomatic evaluations, supported by neuroimaging tests and the detection of markers in cerebrospinal fluid. These techniques are costly and invasive, creating a demand for new molecular tests.

This undergraduate thesis has contributed to the development of an innovative biosensing method capable of detecting Alzheimer s biomarkers in plasma. The on-well microarray method is based on antibodies immobilized on the wells of a plate and the optical detection through digital imaging. The work was carried out in the context of the ProbioA project, conducted by the IDM research institutes of UPV and IIS La Fe.

The analysis of potential molecules of interest led to the selection of the ratio of concentrations for two amyloid beta-peptides (AB42/AB40 ratio) as a biomarker. Subsequently, well-based immunoassays were developed for its detection, in a microarray format with optical transduction. The working range reached a concentration of 1 µg/mL and the limit of detection was 0.01 pg/mL. The reproducibility and selectivity were adequate, with a relative standard deviation for assay's replicates of 15% and cross-reactivity below 5%. Therefore, the assay performance met the necessary requirements for detecting the biomarker's concentration in blood serum. Finally, an initial study for its application in biological samples from patients was conducted.

The results confirmed that this biosensing technology can support early diagnosis and predict the disease from minimally invasive biological samples. It is estimated that this approach could facilitate its implementation in the healthcare system as a population screening tool and potentially reduce the cost and risks associated with current diagnostic methods.