Publicado

2015-01-01

PURIFICACIÓN DEL ANTÍGENO 38 kDa DE Mycobacterium tuberculosis Y SU POTENCIAL USO EN DIAGNÓSTICO MEDIANTE INMUNOSENSORES PIEZOELÉCTRICOS

Mycobacterium tuberculosis 38 kDa Antigen Purification and Potential Diagnostic Use by Piezoelectric Immunosensors

Palabras clave:

AFM, antígeno 38kDa, biosensores, inmunoensayos, inmovilización, microbalanza de cristal de cuarzo (es)
AFM, antigen 38kDa, biosensors, immunoassay, immobilization, quartz crystal microbalance (en)

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Autores/as

  • Paula A. MARÍN Universidad CES - Escuela de Ingeniería de Antioquia EIA - Grupo de investigación GIBEC EIA-CES - Laboratorio de Biosensores
  • Luz E. BOTERO Corporación para Investigaciones Biológicas CIB / Universidad Pontificia Bolivariana UPB - Grupo de investigación en Bacteriología y Micobacterias
  • Jaime A. ROBLEDO Corporación para Investigaciones Biológicas CIB / Universidad Pontificia Bolivariana UPB - Grupo de investigación en Bacteriología y Micobacterias
  • Ana M. MURILLO Corporación para Investigaciones Biológicas CIB / Universidad Pontificia Bolivariana UPB - Grupo de investigación en Bacteriología y Micobacterias
  • Robinson A. TORRES Universidad CES - Escuela de Ingeniería de Antioquia EIA - Grupo de investigación GIBEC EIA - CES - Laboratorio de Biosensores
  • Yeison J. MONTAGUT Universidad CES - Escuela de Ingeniería de Antioquia EIA - Grupo de investigación GIBEC EIA - CES - Laboratorio de Biosensores
  • Elizabeth PABÓN Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín - Facultad de Ciencias - Grupo de investigación Ciencia de Materiales Avanzados
  • Marisol JARAMILLO Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín - Grupo de investigación GIBEC EIA-CES - Laboratorio de Biosensores
Un paso crucial en el desarrollo de un inmunosensor piezoeléctrico para la detección de tuberculosis (TB), es la selección y obtención de los inmunoreactivos empleados en el inmunoensayo y la estrategia para la biofuncionalización del transductor. Diversos estudios han reportado el uso del antígeno proteico 38kDa (Ag38kDa) de Mycobacterium tuberculosis(Mtb) como un buen biomarcador de la enfermedad y el cumplimiento de las características físicas y bioquímicas para ser inmovilizado por monocapas autoensambladas (SAMs), en la superficie del electrodo de oro de cristales piezoeléctricos. Un inmunosensor piezoeléctrico desarrollado a partir de un antígeno nativo purificado de Mtb podría ser un método alternativo simple para la detección de Mtb con ventajas de rapidez y reusabilidad, contribuyendo al control y el tratamiento oportuno de la enfermedad. En este estudio se presenta el proceso de purificación del Ag38kDa a partir de proteínas de secreción filtradas de cultivo (CFP) de Mtb para ser usado como inmunoreactivo con potencial aplicación en la detección de Mtb con inmunosensores piezoeléctricos. Se obtuvieron cristales funcionalizados mediante la técnica modificada de monocapas autoensambladas (SAMs), con el antígeno nativo purificado y CFP. Las superficies biofuncionalizadas fueron caracterizadas cualitativamente con microscopía de fuerza atómica (AFM) para validar las condiciones de optimización del protocolo de inmovilización con antígenos de secreción de Mtb. Estos cristales modificados pueden ser acoplados a un sistema de caracterización de un inmunosensor piezoeléctrico para la detección de Mtb mediante un inmunoensayo competitivo directo.
The selection and procurance of the immunoreagents used in the immunoassay and biofunctionalisation transducer strategy, are a key in the piezoelectric immunosensor development for the detection of tuberculosis (TB). Many have reported the use of 38kDa protein antigen (Ag38kDa) from Mycobacterium tuberculosis (Mtb) such as good biomarker of TB disease and compliance with physical and biochemical characteristics to be immobilized by self-assembled monolayers (SAMs), in the gold electrode of piezoelectrics crystals surfaces. A piezoelectric immunosensor developed from purified native antigens of Mtb may be an alternative simple method for detection of Mtb with speed and reusable advantages, contributing to the control and early treatment of disease. In this paper, the purification process of Ag38kDa Mtb from secretory proteins filtered culture (CFP) from Mtb is presented as an immunoreactive with potential application in the detection of Mtb by piezoelectric immunosensors. Functionalized crystals were obtained by using the modified self-assembled monolayers (SAMs) technique, with purified native antigen and CFP. The functionalized surfaces were qualitatively characterized using atomic force microscopy (AFM) in order to validate the immobilization protocol optimal conditions for secretion antigens from Mtb. These modified crystals may be coupled to piezoelectric immunosensor characterization system for detecting of Mtb by a direct competition immunoassay.

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Citas

Attallah A, Abdel M, Ismail H, El-saggan A, Omran M, Tabll A. Rapid and simple detection of a Mycobacterium tuberculosis circulating antigen in serum using dot-ELISA for field diagnosis of pulmonary tuberculosis. J Immunoassay Immunochem. 2003;24(1):73–87. Doi:10.1081/IAS-120018470.

Bala L, Anand S, Sinha S. Enhancement of human T cell response to a peptide epitope of 38 kDa antigen of Mycobacterium tuberculosis by liposomes. Immunopharmacol Immunotoxicol. 2002;24(2):255–263. Doi:10.1081/IPH-120003757.

Baldrich E, Laczka O, Campo F, Muñoz F. Gold immunofunctionalisation via self-assembled monolayers: Study of critical parameters and comparative performance for protein and bacteria detection. J Immunol Methods. 2008;336:1–10. Doi:10.1016/j.jim.2008.04.017.

Bizet K, Gabrielli C, Perrot H. La microbalance à quartz électrochimique: perpectives d'application en biologie médicale. Immunoanal Biol Spéc. 1995;10:205–211.

Cardoso S, Martin A, Mejía G, Palomino J, Robledo J, Telle M, et al. Practical handdbook for the phenotypic and genotypic identification of mycobacteria. 3ed. Belgium: Vanden Broele; 2004. p. 113-125.

Coligan J, Kruisbeek A, Margulies D, Shevach E. Current Protocols in Immunology. 2 ed. Nueva York. Editorial John Wiley and Sons Inc.; 1995. p. 490-555.

Devi K, Kumar K, Ramalingam B, Alamelu R. Purification and characterization of three immunodominant proteins (38, 30, and 16 kDa) of Mycobacterium tuberculosis. Protein Expr Purif. 2002;24(2):188–95. Doi:10.1006/prep.2001.1569.

Espitia C, Cervera I, González R, Mancilla R. A 38-kD Mycobacterium tuberculosis antigen associated with infection. Its isolation and serologic evaluation. Clin Exp Immunol. 1989;77(3):373–377.

Fengjiao H, Zhang L. Rapid Diagnosis of M.tuberculosis Using a Piezoelectric Immunosensor. Anal Sci. 2002;18:397-403.

Gennaro M. Immunologic Diagnosis of Tuberculosis. Clin Infect Dis. 2000;30(3): 243–S246. Doi: 10.1086/313868.

Jaramillo M, Montagut Y, Montoya A, Robledo J, Marin P, Betancur J, et al. Design of a piezoelectric immunosensor for tuberculosis biomarker detection. In Health Care Exchanges (PAHCE). 2013;1-7. Doi:10.1109/PAHCE.2013.6568332.

Luppa P, Sokoll L, Chan D. Immunosensors—principles and applications to clinical chemistry. Clin Chim Acta. 2001;314:1–26. Doi: 10.1016/S0009-8981(01)00629-5.

Manclús J, Montoya A. Development of an enzyme-linked immunosorbent assay for 3,5,6-trichloro-2-pyridinol. 1. Production and characterization of monoclonal antibodies. J Agric Food Chem. 1996;44(11):3703–3709. Doi:10.1021/jf950656p.

March C, Manclús J, Jiménez Y, Arnau A, Montoya A. A piezoelectric immunosensor for the determination of pesticide residues and metabolites in fruit juices. Talanta. 2009;78: 827–833. Doi: 10.1016/j.talanta.2008.12.058.

McNerney R, Maeurer M, Abubakar I, Marais B, D.Mchugh T, Ford N, et al. Tuberculosis Diagnostics and Biomarkers: Needs, Challenges, Recent Advances, and Opportunities. J Infect Dis Ther. 2012;205(2):47–58. Doi: 10.1093/infdis/jir860.

Montoya A, Ocampo A, March C. Fundamentals of Piezoelectric Immunosensors. In: Piezoelectric Transducers and Applications. 2ed. Berlin: Springer Heidelberg.; 2008. p.289-307. Doi: 10.1007/978-3-540-77508-9.

Nagel T, Ehrentreich E, Singh M, Brandenburg A, Berka A, Bier F. Direct detection of tuberculosis infection in blood serum using three optical label-free approaches. Sens Actuators B Chem. 2008;129:934–940. Doi:10.1016/j.snb.2007.10.009.

Nowinski R, Lostrom M, Tam M, Stone M, Burnette W. The Isolation of Hybrid Cell Lynes Producing Monoclonal Antibodies Against the p15(E) Protein of Ecotropic Murine Leukemia Viruses. Virology. 1979;93:111–112. Doi: 10.1016/0042-6822(79)90280-0.

Ocampo A, Jaramillo M, March C, Montoya A. Inmunosensor piezoeléctrico para la detección del metabolito 3,5,6-tricloro-2-piridinol del plaguicida clorpirifos. Rev Ing Biomed. 2011;16:127–136.

Owen T, Al-kaysi R, Bardeen C, Cheng Q. Microgravimetric immunosensor for direct detection of aerosolized influenza A virus particles. Sens Actuators B Chem. 2007;126(2):691–699. Doi:10.1016/j.snb.2007.04.028.

Parish T, Stoker N. Mycobacterium Tuberculosis Protocols. 3ed. In: Vitro Humana Pre. Nueva York; 2001. p. 205:215.

Poderys V, Matulionyte M, Selskis A, Rotomskis R. Interaction of Water-Soluble CdTe Quantum Dots with Bovine Serum Albumin. Nanoscale Res Lett. 2011;6(1):9-14. Doi:10.1007/s11671-010-9740-9.

Steingart K, Dendukuri N, Henry M, Schiller I, Nahid P, Hopewell P, et al. Performance of purified antigens for serodiagnosis of pulmonary tuberculosis: a metaanalysis. Clin Vaccine Immunol. 2009;16(2):260–76. Doi:10.1128/CVI.00355-08.

Walzl G, Ronacher K, Djoba Siawaya J, & Dockrell H. Biomarkers for TB treatment response: challenges and future strategies. J Infect. 2008;57(2):103–109. Doi:10.1016/j.jinf.2008.06.007.

Wang L, Ran Q, Tian Y, Xu J, Xian Y, Peng R, Jin L. Covalent immobilization of redox protein via click chemistry and carbodiimide reaction: Direct electron transfer and biocatalysis. J Colloid Interface Sci. 2010;350:544–550. Doi:10.1016/j.jcis.2010.07.018.

World Helath Organization (WHO). Estadísticas Sanitarias Mundiales:2013. 2013 p. 172. From http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/82218/1/9789243564586_spa.pdf?ua=1.

Young D, Kent L, Rees A, Lamb J, Ivanyi J. Immunological activity of a 38-kilodalton protein purified from Mycobacterium tuberculosis. Infect Immun. 1986;54(1):177–83.

Zenteno R. Pasado, presente y futuro de las técnicas diagnósticas de tuberculosis. Rev Inst Nal Enf Resp Mex. 2003;16:181–186.

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