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Monitoreo del VIH en un chip barato
La medición de la carga viral, o la concentración del VIH en el torrente sanguíneo, es una de las técnicas que utilizan los médicos para controlar la eficacia de los tratamientos contra el VIH. Un pico en la carga viral puede ser una advertencia de falla del fármaco o resistencia al fármaco, posiblemente indicando que el paciente debe cambiarse a un fármaco diferente. Pero en entornos de escasos recursos, dicho seguimiento es prohibitivamente caro y requiere muchos equipos. Un nuevo chip de microfluidos diseñado por el laboratorio de Rustem Ismagilov en Caltech puede hacer posible monitorear la carga viral en el VIH y otras infecciones virales de manera más económica y fácil, y la técnica también podría ser útil para otros tipos de pruebas genéticas.
Desplazamiento y deslizamiento: El dispositivo de microfluidos que se muestra aquí, llamado SlipChip, contiene dos portaobjetos impresos con pocillos de diferentes volúmenes, lo que permite medir moléculas en una amplia gama de concentraciones. Aquí, un chip se utiliza para analizar cinco muestras diferentes, representadas por diferentes colores.
La carga viral a menudo se mide con PCR, una herramienta de laboratorio estándar que copia el ADN o ARN en una muestra muchas veces. Un enfoque más nuevo, llamado PCR digital, hace posible obtener recuentos mucho más precisos. Utilizando microfluidos, la muestra se divide primero entre una multitud de pozos diminutos, de modo que es probable que cada pozo no contenga más de una molécula. Cuando las moléculas se amplifican, el resultado es una señal simple de sí o no para cada pocillo.
El cuello de botella de esos métodos se produce cuando se necesita una medición con un gran rango dinámico, dice Ismagilov. La carga viral del VIH, por ejemplo, puede oscilar entre 50 y un millón de moléculas por mililitro. Una prueba para medirlo debe poder manejar un gran número de moléculas, pero ser lo suficientemente sensible para contar moléculas raras. Normalmente, lograr tal sensibilidad requiere diluir una muestra y esparcirla en más y más pozos para asegurar que no haya más de una molécula en cada pocillo. Ismagilov dice que una cantidad tan grande de pozos puede ser engorrosa de analizar. Al mismo tiempo, la muestra no se puede esparcir tanto como para que se pasen por alto moléculas escasas.
Ismagilov y los miembros de su laboratorio idearon un truco para manejar este dilema: dividir la muestra en una serie de pozos de diferentes tamaños calibrados para detectar moléculas en diferentes concentraciones, que se pueden calcular juntas. Cada volumen es sensible a un rango de concentración particular, dice. Juntos, estos volúmenes proporcionan más información que cualquier volumen individualmente.
La técnica se basa en el SlipChip, un dispositivo de microfluidos simple desarrollado por Ismagilov. Se pueden inyectar dos portaobjetos de vidrio o plástico superpuestos con una muestra de líquido y luego girar ligeramente para separar el líquido en los pozos. La rotación también puede poner en contacto ciertos pozos para que se puedan realizar reacciones químicas.
En dos artículos recientes en Química analítica y el Revista de la Sociedad Química Estadounidense , Ismagilov y sus colegas describen las matemáticas del diseño y su aplicación en las pruebas de carga viral tanto en el VIH como en la hepatitis C. Los chips se pueden diseñar para realizar múltiples pruebas o medir múltiples muestras, lo que Ismagilov dice que aumenta su flexibilidad. Actualmente, se necesitan otros dispositivos para otras etapas de preparación y análisis de PCR, pero el objetivo final de los investigadores es que un chip maneje todos estos pasos.