2. Aplicaciones de la tecnología SIMOA
2.1. Campos de aplicación y ensayos disponibles
Desde su desarrollo, la tecnología SIMOA ha tenido una implementación progresivamente mayor, tanto en la investigación como en la clínica.
La casa comercial Quanterix dispone de un centenar de ensayos listos para usar, con aplicación potencial en el estudio de una variedad de condiciones patológicas.
También, ofrece la posibilidad de desarrollar ensayos a medida, ampliando ulteriormente el campo de aplicación de la técnica.
La tecnología SIMOA ha encontrado amplio uso en el ámbito oncológico, inmunológico, en enfermedades infecciosas y del sistema nervioso. En oncología, por ejemplo, el estudio de biomarcadores oncológicos en sangre tiene el potencial de monitorizar el riesgo de cáncer, identificar tumores en etapas muy tempranas, discriminar entre células benignas y malignas, o predecir y monitorizar la evolución o la respuesta al tratamiento. Algunos biomarcadores medidos con SIMOA relevantes en el ámbito oncológico son, entre otros: PSA, que se puede utilizar como un indicador de la enfermedad de la próstata; CA125 (antígeno del cáncer 125), asociado con el cáncer ovárico; o VEGF (factor de crecimiento endotelial vascular), cuyos niveles elevados pueden relacionarse con el crecimiento tumoral y la metástasis.
Un amplio panel de ensayos SIMOA para citocinas y quimiocinas, así como para moléculas inflamatorias y antiinflamatorias (por ejemplo, IL-6, IL-1β, IL-10, IL-8, TNF-α, IL-17A), tienen aplicación en el campo de las enfermedades infecciosas, en inflamación e inmunología, permitiendo la cuantificación de estas moléculas en suero y plasma. Recientemente, el analizador HD-X ha sido utilizado para medir los niveles y perfiles de citocinas en pacientes con COVID-19, tanto asintomáticos como sintomáticos.
2.2. SIMOA y enfermedades neurodegenerativas
Los biomarcadores proteicos de las enfermedades del sistema nervioso pueden representar un producto de la enfermedad o un reflejo del daño causado a nivel central, y permiten cuantificar los procesos patológicos de las neuronas, los astrocitos y la inflamación.
Estas moléculas, presentes en discreta concentración en el tejido cerebral, pueden pasar al LCR y, de aquí, a la sangre. Las muestras de LCR son difíciles de obtener, debido a que la punción lumbar es un procedimiento invasivo; al contrario, la sangre es una fuente no invasiva de biomarcadores, pero las proteínas neurológicas suelen ser menos abundantes en este tipo de muestra. Inmunoensayos ultrasensibles como el SIMOA miden biomarcadores sanguíneos previamente indetectables, lo que permite a los investigadores apreciar cambios de concentración pequeños pero importantes. La posibilidad de detectar con una simple analítica de sangre biomarcadores de enfermedades neurológicas es especialmente relevante a nivel clínico, ya que puede revolucionar la modalidad de monitorización de los pacientes neurológicos y el efecto terapéutico en trials clínicos, y asistir en la formulación de diagnósticos precoces y pronósticos más precisos . Por lo tanto, los biomarcadores sanguíneos pueden ayudar por un lado en los estudios preclínicos y la investigación básica, y por el otro ser una herramienta fundamental en la clínica.
La Figura 6 muestra un resumen de los principales biomarcadores para algunas de las enfermedades neurológicas más conocidas . Después del daño axonal, se libera una variedad de proteínas neuronales en los espacios intersticiales y se difunden al LCR y la sangre. Los marcadores más estudiados de daño axonal están representados por neurofilamentos, como el neurofilamento de cadena ligera (NfL) y las proteínas tau.
Biomarcadores más específicos de pathways patofisiológicos están representados, por ejemplo, por formas fosforiladas de la proteína tau e isoformas del péptido β amiloide en el caso de la enfermedad de Alzheimer, o especies de α-sinucleína en el caso de sinucleinopatías .
Los niveles de estos biomarcadores proteicos se pueden ahora medir en sangre gracias a la ultrasensibilidad proporcionada por los ensayos SIMOA.
2.2.1. El paradigma del neurofilamento de cadena ligera
El NfL es un componente del citoesqueleto de las neuronas. La ruptura de la membrana axonal como consecuencia de un daño o patología libera NfL en el líquido intersticial y finalmente en el LCR y la sangre. Por lo tanto, NfL es un importante biomarcador de daño neuroaxonal, potencialmente útil para monitorizar la progresión de una enfermedad y para evaluar la eficacia y/o la toxicidad de futuras estrategias de tratamientos neuroprotectores. Los niveles de NfL en el LCR en varias condiciones patológicas han sido medidos usando inmunoensayos convencionales; sin embargo, una cuantificación fiable de este biomarcador en sangre ha sido compleja hasta el desarrollo de inmunoensayos ultrasensibles como la tecnología SIMOA. Usando esta técnica, se han medido los niveles de NfL en suero en muestras de controles y enfermos con una sensibilidad analítica y una reproducibilidad mucho mayores respecto a otras técnicas, y se ha demostrado una fuerte correlación entre los niveles de esta molécula en LCR y suero . Estos resultados prometedores con la tecnología SIMOA han impulsado estudios de los niveles de NfL en sangre en cohortes de pacientes longitudinales grandes y bien caracterizadas, en varias patologías del sistema nervioso, incluyendo, entre otras, esclerosis múltiple, enfermedad de Alzheimer y enfermedad de Parkinson, y con el propósito de aclarar si el NfL en sangre se puede usar a nivel clínico como indicador de la gravedad de la enfermedad y para determinar el pronóstico.
Un importante estudio realizado con el analizador SIMOA en 2 amplias e independientes cohortes de 13 diferentes enfermedades neurodegenerativas ha demostrado que el NfL en plasma aumenta en los principales trastornos neurodegenerativos; sin embargo, el NfL en plasma es clínicamente útil para identificar trastornos parkinsonianos atípicos en pacientes con parkinsonismo, demencia en personas con síndrome de Down, demencia entre los trastornos psiquiátricos y demencia frontotemporal en pacientes con deterioro cognitivo . Además, el NfL plasmático puede diferenciar entre depresión moderada/grave y trastornos neurodegenerativos .
Existe una fuerte correlación entre la edad y los niveles de NfL, ya que el NfL aumenta de forma no lineal con la edad . Por lo tanto, a la hora de usar el NfL como biomarcador diagnóstico o pronóstico es fundamental considerar la edad como factor de corrección.
Recientemente, el analizador SIMOA ha sido utilizado en un estudio en una amplia cohorte de pacientes con esclerosis múltiple, donde los niveles en suero del NfL, corregidos por la edad y el índice de masa corporal, se han usado para establecer rangos de referencia, útiles a nivel clínico para individualizar al paciente con peor prognosis, predecir el riesgo de recaída o empeoramiento de la enfermedad y para monitorizar la respuesta al tratamiento . En función de los resultados obtenidos, el equipo investigador ha desarrollado una aplicación online que otros investigadores y médicos pueden usar para calcular los rangos de referencia de los niveles séricos de NfL para una persona determinada .
En conclusión, el NfL se puede considerar un biomarcador neurológico universal, que detecta específicamente el daño neuronal independientemente de la enfermedad que lo causa. La tecnología SIMOA ha permitido estudiar este biomarcador en amplias cohortes de pacientes y controles sanos, estableciendo rangos de referencia para sus niveles en sangre utilizables en la atención clínica de pacientes neurológicos.
