Durante el desarrollo del proyecto en su primera anualidad, el grupo de Neuroproteómica Clínica de Navarrabiomed ha seleccionado y ha procesado muestras de tejido cerebral procedentes de individuos con Alzheimer (n=20 sujetos) así como muestras de un modelo de ratón que desarrolla la enfermedad (n=20 ratones) y las ha comparado con muestras procedentes de individuos sin afectación neurológica apreciable. En concreto, los análisis proteómicos han permitido cuantificar 1700 proteínas en las muestras de tejido cerebral procedentes de humanos, así como más de 1300 proteínas en muestras de modelo de ratón. Fruto de estos análisis, se han identificado proteínas cuyos niveles se alteran en presencia de la enfermedad de Alzheimer. Estas proteínas pueden ser consideradas potenciales biomarcadores de enfermedad, que tras ser rigurosamente validadas, pueden ser de utilidad en el diagnóstico y monitorización de los pacientes que padecen esta patología. Una característica importante es que algunas de ellas, están presentes en la sangre, por lo que son susceptibles de ser medidas y cuantificadas mediante dispositivos de fibra óptica, los cuales están siendo desarrollados en paralelo por la Universidad pública de Navarra.
Por su parte, el grupo de Comunicaciones Ópticas y Aplicaciones Electrónicas de la Universidad Pública de Navarra (UPNA) ha estudiado la utilización de sistemas de detección basados en diferentes configuraciones de fibra óptica, como por ejemplo redes de Bragg, fibras pulidas con perfil D (D-shape), fibras estrechadas (Tapers) y estructuras interferométricas formadas por segmentos de fibra multimodo entre dos latiguillos monomodo (SMS), con el objetivo de mejorar los niveles de detección. Además, se ha estudiado la mejora de sensibilidad de los dispositivos mediante la adhesión de capas finas de óxidos metálicos sobre la estructura de fibra óptica como por ejemplo óxido de indio dopado con estaño (ITO), óxido de estaño (SnO2) y se pretende probar con otros materiales como óxido de zinc dopado con aluminio (AZO), óxido de cobre (CuO), etc.
En paralelo, la UPNA ha implementando un sistema de microfluídica (flow-cell) adaptado a la fibra óptica que permite eliminar los problemas asociados a las variaciones de temperatura observados en las medidas. El sistema desarrollado aporta varias ventajas a la hora de realizar los ensayos como permitir que la temperatura externa pueda ser diferente de la que hay en la flow-cell (temperatura de ensayo), acelerar el tiempo de respuesta, utilizar muestras de ensayo de volumen reducido o estudiar el comportamiento dinámico de las medidas entre otras.
Una característica importante de estos sensores es que tienen que ser específicos y sensibles, es decir, deben monitorizar únicamente lo que queremos medir tratando de evitar al máximo posibles interferencias que puedan derivar, por ejemplo, a un diagnóstico erróneo. En este punto, el grupo de Neuroproteómica Clínica de Navarrabiomed ha puesto a punto un sistema de control de calidad, a través del cual se puede caracterizar e identificar de manera inequívoca las proteínas que están siendo adheridas a la fibra óptica. Este flujo de trabajo desarrollado en colaboración con el Grupo de investigación de Comunicaciones Ópticas de la UPNA ha sido recientemente publicado en la revista IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, una de las revistas de mayor impacto en el área: http://ieeexplore.ieee.org/document/7762839/
Los siguientes hitos a desarrollar en el proyecto Bioptsens, se centrarán fundamentalmente en optimizar los sensores de fibra óptica y analizar su respuesta en muestras clínicas de suero procedentes de individuos que presentan la enfermedad de Alzheimer.
