C-046-2020 Desarrollo de sistemas para la detección de patógenos

El creciente aumento de infecciones causadas por bacterias o virus de fácil transmisibilidad y difícil diagnóstico exige el desarrollo de métodos de detección rápidos, precisos, sencillos y asequibles. Un diagnóstico rápido y preciso juega un papel crucial en la identificación de riesgos biológicos relacionados con la industria de la alimentación, agrícola, animal y en el sector sanitario, donde por ejemplo puede reducir la proliferación de brotes producidos por bacterias y virus, y contribuir a la curación del paciente, ya que permite la rápida selección de un tratamiento adecuado.


Actualmente la detección de patógenos se realiza en muchos casos mediante el crecimiento del patógeno en un cultivo seguido de identificación bioquímica, PCR o espectrometría de masas MALDI-TOF. La implementación de estas técnicas requiere de personal altamente capacitado, equipos costosos y tiempos de espera considerablemente largos del orden de días, lo que reduce por una parte la posibilidad de realizar diagnósticos en masa, que han demostrado ser muy eficaces en el caso de las pandemias, y, por otra parte, retrasa el tratamiento de los pacientes.


El grupo de diseño y desarrollo de sensores del IDM trabaja en el desarrollo y validación de sistemas de detección rápidos, precisos, sencillos y económicos para el diagnóstico de patógenos. Estos sistemas son capaces de detectar la infección en menos de una hora reduciendo considerablemente el tiempo de espera, además son fáciles de usar para los profesionales sanitarios, no necesitan una infraestructura cara, personal especialmente capacitado o transporte de muestras a una instalación centralizada. Los sistemas que se desarrollan están constituidos por un soporte poroso en el que se encapsula un indicador y posteriormente se coloca en la superficie externa (bio)moléculas que actúan como puertas capaces de bloquear las entradas de los poros. Así, en presencia de un estímulo externo predefinido, la puerta se "abre" permitiendo la liberación de la carga que se encontraba previamente en el interior de los poros. Estos sistemas han sido aplicados con éxito para la detección in situ de patógenos como Candida albicans, Candida auris y Staphyloccoccus aureus. El éxito de estos resultados ha llevado a los investigadores a crear la Spin-off Match Byosistems S.L. especializada en el desarrollo de sistemas de detección in vitro para la detección de patógenos infecciosos.

Responsable científico: Martínez Mañez Ramón
Participantes Martínez Mañez Ramón, Sancenón Galarza Félix, Marcos Martínez María Dolores

Aplicaciones

  • Control de riesgos biológicos en el sector agroalimentario, veterinario y sanitario.
  • Control de brotes producidos por pandemias.
  • Diagnóstico rápido de infecciones.

Ventajas técnicas

  • Los sistemas de detección desarrollados por el IDM son capaces de realizar una detección rápida y confiable de patógenos sin necesidad de infraestructura costosa, personal especialmente capacitado y sin el requisito de transportar la muestra a instalaciones especializadas. Una de las características de la tecnología es la inherente amplificación de la señal, permitiendo la detección de patógenos a bajas concentraciones con límites de detección de <10 UFC/mL sin necesidad de amplificación por PCR. Además, estos sistemas presentan una alta selectividad en muestras clínicas reales, con tiempos de respuesta entre los 30-60 minutos, son fáciles de usar, sólo se necesita un lector de fluorescencia, y puede diseñarse para dar cambios de color detectables a simple vista.

Beneficios que aporta

Experiencia relevante

  • El grupo de investigación dirigido por Ramón Martínez fue uno de los primeros grupos europeos en comenzar una labor amplia de investigación en el desarrollo de sensores y sondas químicas moleculares y fue el primer grupo español que trabajó de manera sistemática en el desarrollo de sistemas sensores de base molecular con respuesta electroquímica, colorimétrica y/o fluorescente. En esta línea ha publicado sistemas altamente selectivos para la detección de mercurio, metilmercurio, cianuro, sulfuro, boratos, tioles, aminas, etc. En relación con materiales nanoestructurados funcionalizados, en los últimos años el grupo ha trabajado en el diseño de ?puertas moleculares' como dispositivos nanométricos en el que el transporte de masa (por ejemplo, liberación) es conmutado mediante un estímulo externo que controla el estado de la puerta (abierta o cerrada). Estos sistemas tienen un gran potencial de aplicación en áreas que van desde la liberación controlada de fármacos hasta su uso en materiales inteligentes o sensores. Fue uno de los primeros grupos a nivel europeo en trabajar en este campo y tienen en la actualidad sistemas capaces de liberar substancias usando estímulos externos tales como cambios de pH, luz, interacciones moleculares y supramoleculares, reacciones específicas enzimáticas, etc. Los investigadores han participado de forma continuada en proyectos de investigación competitivos y para diversas empresas desde inicios de los años 90. El Prof. Martínez Máñez cuenta con un amplio currículo siendo uno de los 15 investigadores españoles más citados en el área de Química. Además, es autor de un total de 478 artículos en revistas de investigación, 150 de los cuales están publicados en revistas de alto índice de impacto. Ha sido citado más de 21,000 veces (web of Science), con una media de más de 45 citas por artículo. El grupo ha conseguido 234 proyectos en los últimos 10 años, con la siguiente distribución: 17 Proyectos Internacionales (10 de ellos H2020, uno como coordinador) 33 Proyectos Nacionales 93 Proyectos Regionales, de los cuales 6 Proyectos PROMETEO para grupos de investigación de excelencia de la Generalitat Valenciana 4 Proyectos de Transferencia 20 Proyectos con grupos clínicos (dos de ellos subvencionados por el ISCIII) 22 Proyectos en colaboración con compañías nacionales e internacionales (de los cuales 10 son proyectos retos-colaboración o INNPACTO) 30 Ayudas predoctorales, 9 ayudas postdoctorales, 6 ayudas para personal técnico de apoyo 7 libros completos y 34 capítulos de libro 32 Patentes 58 Tesis Doctorales leídas en los últimos 10 años, de las cuales 11 han sido galardonadas con el premio extraordinario de doctorado. Creación de las spin-off:
  • Senolytic Therapeutics INC. con el ánimo de transferir al mercado avances en fármacos y nanodispositivos para combatir enfermedades relacionadas con la edad. La spin-off ha conseguido financiación de un fondo de inversión internacional.
  • Match Biosystems S.L. para transferir los avances relacionados al desarrollo de sistemas de diagnóstico in vitro para la detección de patógenos. Además, destacar que los miembros del instituto han sido galardonados con los siguientes premios:
  • Premio Rey Jaume I de Nuevas Tecnologías 2018, Ramón Martínez Máñez
  • Premio a la Excelencia Investigadora de la Real Sociedad Española de Química (RSEQ) en 2016, Ramón Martínez Máñez