Cell CANARY (Cellular Analysis and Notification of Antigen Risks and Yields) es una tecnología reciente que utiliza células B modificadas genéticamente para identificar patógenos . [1] Las tecnologías de detección de patógenos existentes incluyen el Sistema Integrado de Detección Biológica y el Detector Conjunto de Agentes Químicos. [2]
En 2007, Benjamin Shapiro, Pamela Abshire , Elisabeth Smela y Denis Wirtz obtuvieron una patente titulada “Cell Canaries for Biochemical Pathogen Detection”. Han manipulado con éxito los sensores para que sean sensibles a la exposición a ciertos peligros, como materiales explosivos o patógenos biológicos. Lo que distingue a CANARY de los otros métodos es que el sistema es más rápido y tiene un menor número de lecturas falsas. [3] Los métodos de detección de patógenos existentes requerían que se empaquetara una muestra y se enviara a un laboratorio donde técnicas como la espectrometría de masas y la reacción en cadena de la polimerasa finalmente proporcionaban un plano de las secuencias de nucleótidos presentes en una muestra. Luego, se determinaba el patógeno en función de una base de datos de nucleótidos de patógenos archivada. Esto a menudo resultó en una gran cantidad de falsos positivos y falsos negativos debido a la naturaleza no específica de la unión de nucleótidos. Estas técnicas también requerían tiempo que no es factible en situaciones inminentes. [4]
El método Cell CANARY es uno de los métodos más nuevos, rápidos y viables para la detección de patógenos en una muestra. [5] Tiene la capacidad de detectar patógenos en una variedad de medios, tanto líquidos como aire, a una fracción de la concentración que requerían los métodos anteriores para producir una señal viable. CANARY utiliza la célula B, un tipo de glóbulo blanco que forma la base de la defensa humana natural. [6] Una serie de estas células B se adhiere a un chip. Los genes para producir anticuerpos están naturalmente activos en estas células B, lo que permite que los anticuerpos cubran la superficie exterior de las células. Luego, los genes para codificar anticuerpos se regulan positivamente en estas células, lo que permite una mayor producción de anticuerpos y, por lo tanto, una mayor superficie celular cubierta de anticuerpos. [7]
Este principio de ingeniería permite que las células detecten concentraciones más bajas de antígeno. Los antígenos pueden unirse a los anticuerpos, lo que da lugar a unas cuantas reacciones naturales de las células B. En el paso final de estas reacciones, se liberan iones Ca2+ y, en presencia de aequorina , se emiten fotones . La aequorina es una fotoproteína que se puede extraer de organismos marinos como los peces luminiscentes. [8] Los fotones emitidos pueden leerse entonces mediante un chip, en el que se ha fijado la matriz de células B modificadas, lo que proporciona en última instancia una lectura de los patógenos presentes.
Después de la exposición a cada patógeno individual, se presenta un conjunto único de respuestas. [9] Por lo tanto, las células reaccionarán de manera diferente a la introducción de un patógeno específico; la naturaleza específica en la que las células “canario” responden al patógeno indica la identidad única del patógeno que se ha introducido. Cuantas más respuestas de una célula a un patógeno se midan, con mayor precisión se puede identificar el patógeno. Finalmente, después de determinar la presencia e identidad del patógeno, todas las personas infectadas pueden ser tratadas de manera efectiva. [10]
Aún se necesitan mejoras en aspectos específicos de este complicado proceso. Algunos de los desafíos incluyen "construir circuitos que puedan interactuar con las células y transmitir alertas sobre su condición", desarrollar tecnología para controlar la posición de las células en el chip, mantener las células viables una vez en el chip y crear un entorno vivo que las sustente pero proteja las partes sensibles del sensor. [11] Las implicaciones de una tecnología de detección de patógenos más rápida son generalizadas. Un paciente podría visitar a un profesional médico, proporcionar una muestra de sangre u orina y obtener un análisis en cuestión de minutos. [12] El paciente y el médico ya no tendrían que esperar los resultados del laboratorio para determinar la presencia de cuerpos extraños. Los militares podrían analizar muestras de aire y de agua para descubrir amenazas inmediatamente antes de ser enviados. Los edificios de oficinas de alto perfil e incluso los normales podrían tener estos sensores en cada pasillo para buscar de forma proactiva patógenos transmitidos por el aire, dejando tiempo suficiente para la evacuación. [13] Esto nos lleva de nuevo a la idea del "canario en una mina de carbón", donde las células B actúan como el canario para detectar el peligro con antelación. [14]