Una micromatriz de anticuerpos (también conocida como matriz de anticuerpos ) es una forma específica de micromatriz de proteínas . En esta tecnología, se detecta una colección de anticuerpos capturados y se fijan en una superficie sólida como vidrio, plástico, membrana o chip de silicio, y se detecta la interacción entre el anticuerpo y su antígeno objetivo. Las micromatrices de anticuerpos se utilizan a menudo para detectar la expresión de proteínas de diversos biofluidos, incluidos suero, plasma y lisados de células o tejidos. Las matrices de anticuerpos se pueden utilizar tanto para investigación básica como para aplicaciones médicas y de diagnóstico. [1] [2] [3] [4]
El concepto y la metodología de los microarrays de anticuerpos fueron introducidos por primera vez por Tse Wen Chang en 1983 en una publicación científica [5] y una serie de patentes, [6] [7] [8] cuando trabajaba en Centocor en Malvern, Pensilvania . Chang acuñó el término “matriz de anticuerpos” y analizó la disposición en “matriz” de diminutas manchas de anticuerpos en pequeñas superficies de vidrio o plástico. Demostró que se podía colocar una cuadrícula de puntos de anticuerpos de 10 × 10 (100 en total) y 20 × 20 (400 en total) en una superficie de 1 × 1 cm. También estimó que si un anticuerpo se recubre a una concentración de 10 μg/ml, que es óptima para la mayoría de los anticuerpos, 1 mg de anticuerpo puede formar 2.000.000 de puntos de 0,25 mm de diámetro. La invención de Chang se centró en el empleo de micromatrices de anticuerpos para la detección y cuantificación de células que portan ciertos antígenos de superficie, como antígenos CD y antígenos alotípicos HLA , antígenos particulados, como virus y bacterias, y antígenos solubles. El principio de "aplicación de una muestra, determinaciones múltiples", configuración del ensayo y mecánica para colocar puntos absorbentes descritos en el artículo y las patentes deberían ser aplicables en general a diferentes tipos de micromatrices . Cuando Tse Wen Chang y Nancy T. Chang fundaron Tanox , Inc. en Houston, Texas, en 1986, compraron los derechos de las patentes de la matriz de anticuerpos de Centocor como parte de la base tecnológica para construir su nueva empresa. Su primer producto en desarrollo fue un ensayo, denominado “citometría inmunoabsorbente”, [9] que podría emplearse para controlar el estado inmunológico, es decir, las concentraciones y proporciones de células T CD3 + , CD4 + y CD8 + , en la sangre. de personas infectadas por el VIH .
Roger Ekins y sus colegas desarrollaron aún más los antecedentes teóricos para los ensayos de unión de ligandos basados en microarrays de proteínas a finales de la década de 1980. [10] [11] [12] Según el modelo, los microarrays de anticuerpos no solo permitirían la detección simultánea de un panel de analitos, sino que también serían más sensibles y rápidos que los métodos de detección convencionales. El interés en la detección de grandes conjuntos de proteínas sólo surgió como resultado de los logros en genómica de los microarrays de ADN y el Proyecto Genoma Humano .
Los primeros enfoques de matriz intentaron miniaturizar los ensayos bioquímicos e inmunobiológicos que normalmente se realizan en placas de microtitulación de 96 pocillos. Si bien las matrices de anticuerpos basadas en placas de 96 pocillos tienen una capacidad de alto rendimiento, la pequeña superficie de cada pocillo limita la cantidad de manchas de anticuerpos y, por lo tanto, la cantidad de analitos detectados. Posteriormente se utilizaron otros soportes sólidos, como portaobjetos de vidrio y membranas de nitrocelulosa, para desarrollar matrices que pudieran acomodar paneles más grandes de anticuerpos. [13] Las matrices basadas en membranas de nitrocelulosa son flexibles, fáciles de manejar y tienen una mayor capacidad de unión a proteínas, pero son menos susceptibles a un alto rendimiento o procesamiento automatizado. Los portaobjetos de vidrio derivatizados químicamente permiten la impresión de manchas de anticuerpos de tamaño submicrolitro, lo que reduce el área de superficie de la matriz sin sacrificar la densidad de las manchas. Esto a su vez reduce el volumen de muestra consumida. Las matrices basadas en portaobjetos de vidrio, debido a su estructura lisa y rígida, también se pueden instalar fácilmente en sistemas de manipulación de líquidos de alto rendimiento.
La mayoría de los sistemas de matriz de anticuerpos emplean 1 de 2 métodos no competitivos de inmunodetección: detección de un solo anticuerpo (basada en etiquetas) y detección de 2 anticuerpos (basada en sándwich). El último método, en el que la detección del analito requiere la unión de 2 anticuerpos distintos (un anticuerpo de captura y un anticuerpo indicador, cada uno de los cuales se une a un epítopo único), confiere una mayor especificidad y una señal de fondo más baja en comparación con la inmunodetección basada en etiquetas (donde solo 1 captura Se utiliza anticuerpo y la detección se logra marcando químicamente todas las proteínas en la muestra inicial). Las matrices de anticuerpos basadas en sándwich suelen alcanzar la mayor especificidad y sensibilidad (niveles de ng – pg) de cualquier formato de matriz; su reproducibilidad también permite realizar análisis cuantitativos. [14] [15] Debido a la dificultad de desarrollar pares de anticuerpos coincidentes que sean compatibles con todos los demás anticuerpos del panel, las matrices pequeñas a menudo utilizan un enfoque tipo sándwich. Por el contrario, las matrices de alta densidad son más fáciles de desarrollar a un costo menor utilizando el enfoque basado en etiquetas de anticuerpos únicos. En esta metodología, se utiliza un conjunto de anticuerpos específicos y todas las proteínas de una muestra se marcan directamente con tintes fluorescentes o haptenos.
Los usos iniciales de los sistemas de matriz basados en anticuerpos incluyeron la detección de IgG y subclases específicas, [16] [17] análisis de antígenos, [18] detección de anticuerpos recombinantes , [19] [20] estudio de proteínas quinasas de levadura, [21] análisis de anticuerpos autoinmunes, [ 22] y examinando las interacciones proteína-proteína. [23] [24] [25] El primer enfoque para detectar simultáneamente múltiples citocinas a partir de muestras fisiológicas utilizando tecnología de matriz de anticuerpos fue realizado por Ruo-Pan Huang y sus colegas en 2001. [26] Su enfoque utilizó membranas Hybond ECL para detectar un pequeño panel de 24 citocinas de medios condicionados de cultivo celular y sueros de pacientes y pudieron perfilar la expresión de citocinas a niveles fisiológicos. Huang tomó esta tecnología y comenzó un nuevo negocio, RayBiotech, Inc., el primero en comercializar con éxito una matriz plana de anticuerpos.
En los últimos diez años, la sensibilidad del método ha mejorado mediante una optimización de la química de la superficie, así como protocolos específicos para su etiquetado químico. [27] Actualmente, la sensibilidad de las matrices de anticuerpos es comparable a la de ELISA [28] [29] y las matrices de anticuerpos se utilizan regularmente para experimentos de perfiles en muestras de tejido, muestras de plasma o suero y muchos otros tipos de muestras. Uno de los principales objetivos de los estudios de perfiles basados en matrices de anticuerpos es el descubrimiento de biomarcadores, específicamente para el cáncer. [30] [31] [32] [33] [34] Para la investigación relacionada con el cáncer, en 2010 se informó sobre el desarrollo y la aplicación de una matriz de anticuerpos que comprende 810 anticuerpos diferentes relacionados con el cáncer. [35] También en 2010, un anticuerpo Se utilizó una matriz que comprende 507 citocinas, quimiocinas, adipocinas, factores de crecimiento, factores angiogénicos, proteasas, receptores solubles, moléculas de adhesión solubles y otras proteínas para detectar el suero de pacientes con cáncer de ovario e individuos sanos y se encontró una diferencia significativa en la expresión de proteínas entre pacientes normales. y muestras de cáncer. [36] Más recientemente, las matrices de anticuerpos han ayudado a determinar proteínas séricas específicas relacionadas con las alergias cuyos niveles están asociados con el glioma y pueden reducir el riesgo años antes del diagnóstico. [37] La elaboración de perfiles de proteínas con matrices de anticuerpos también ha demostrado ser exitosa en áreas distintas a la investigación del cáncer, específicamente en enfermedades neurológicas como el Alzheimer. Varios estudios han intentado identificar paneles de biomarcadores que puedan distinguir a los pacientes de Alzheimer, y muchos han utilizado matrices de anticuerpos en este proceso. Jaeger y sus colegas midieron casi 600 proteínas circulatorias para descubrir vías y redes biológicas afectadas en el Alzheimer y exploraron las relaciones positivas y negativas de los niveles de esas proteínas y redes individuales con el rendimiento cognitivo de los pacientes con Alzheimer. [38] Actualmente, la matriz de anticuerpos basada en sándwich más grande disponible comercialmente detecta 1000 proteínas diferentes. [39] Además, se encuentran disponibles servicios de elaboración de perfiles de proteínas basados en microarrays de anticuerpos que analizan la abundancia de proteínas y el estado de fosforilación o ubiquitinilación de 1030 proteínas en paralelo. [40]
Las matrices de anticuerpos se utilizan a menudo para detectar la expresión de proteínas en muchos tipos de muestras, pero también en aquellas con diversas preparaciones. Jiang y sus colegas ilustraron muy bien la correlación entre la expresión de proteínas de matriz en dos preparaciones de sangre diferentes: suero y gotas de sangre seca. [41] Estas diferentes preparaciones de muestras de sangre se analizaron utilizando tres plataformas de matriz de anticuerpos: basada en sándwich, cuantitativa y basada en etiquetas, y se encontró una fuerte correlación en la expresión de proteínas, lo que sugiere que las gotas de sangre seca, que son una forma más conveniente y segura Los métodos , y económicos para obtener sangre, especialmente en áreas de salud pública no hospitalizadas, se pueden utilizar de manera efectiva con el análisis de matrices de anticuerpos para el descubrimiento de biomarcadores, perfiles de proteínas y detección, diagnóstico y tratamiento de enfermedades.
El uso de microarrays de anticuerpos en diferentes áreas de diagnóstico médico ha atraído la atención de los investigadores. El bioensayo digital es un ejemplo de estos ámbitos de investigación. En esta tecnología, una serie de micropocillos en un chip de vidrio/polímero se siembran con perlas magnéticas (recubiertas con anticuerpos marcados con fluorescencia), se someten a antígenos específicos y luego se caracterizan mediante un microscopio mediante el conteo de pocillos fluorescentes. Recientemente se ha demostrado una plataforma de fabricación rentable (que utiliza polímeros OSTE ) para este tipo de matrices de micropocillos y el sistema modelo de bioensayo se ha caracterizado con éxito. [42] Además, los inmunoensayos en estructuras de micropilares de "papel sintético" de tiol-eno han demostrado generar una señal de fluorescencia superior. [43]
{{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda ){{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )