Biosensor para el diagnóstico y seguimiento de inmunodeficiencias

La infección por el Virus de Inmunodeficiencia Humano (VIH) y el Síndrome de Inmunodeficiencia adquirida (SIDA) afecta a millones de personas en todo el mundo, y constituye una amenaza a la salud y la vida de muchas otras más, sobre todo en países en vías de desarrollo. Existe un gran interés en el desarrollo de nuevas metodologías analíticas para el diagnóstico de dicha enfermedad de forma rápida, económica y fuera del ámbito del laboratorio por personal no especializado. Los biosensores son dispositivos ideales para cubrir esta demanda analítica facilitando la toma de decisiones y permitiendo un uso racional de técnicas analíticas confirmatorias más costosas. Se plantea el diseño de una estrategia magneto-ELISA con detección óptica así como un dispositivo magneto biosensor electroquímico para el diagnóstico de SIDA a través del recuento de células marcadoras de la enfermedad presentes en la sangre. Ambas estrategias se basan en la captura inmunomagnética de linfocitos T CD4+ con partículas magnéticas modificadas con anticuerpos monoclonales específicos (anti-CD3). La detección de las células capturadas se realiza con un anticuerpo primario anti-CD4 marcado con biotina (antiCD4-biotina) y con un conjugado de estreptavidina y de la enzima HRP (peroxidasa de rábano picante). La unión de esta enzima al anticuerpo primario se realiza a través del complejo biotina/estreptavidina. Se proponen dos tipos de sistemas de detección: óptico y electroquímico. Esto se logra mediante la elección adecuada del sustrato para cada sistema planteado. El dispositivo biosensor basados en un transductor electroquímico renovable y magnético acoplado a partículas magnéticas específicas para las células marcadoras de la enfermedad, consigue la simplificación metodológica y facilita la transferencia de la tecnología hacia la fabricación de un biokit diagnóstico en el ámbito clínico. La potencial aplicación de los dispositivos analíticos propuestos en este trabajo tienen un interés social elevado por su idoneidad para realizar análisis, rápidos, económicos y en el ámbito de la propia consulta médica.

Interacción en los Sistemas Biológicos mediante nuevos índices basados en la Dinámica No Lineal

La majoria de sistemes biològics són complexes, formats per diverses parts connectades mitjançant vincles que contenen informació addicional i oculta a l’observador. Actualment, les aplicacions clíniques enregistren molts i diversos senyals les interaccions dels quals poden ésser estudiades mitjançant diferents tècniques: mètodes clàssics, generalment lineals, com ara la correlació i la coherència espectral; i mètodes no lineals que han estat definits i desenvolupats l’última dècada, com la predicció no lineal, la informació mútua i les entropies. Aquest projecte proposava l’obtenció d’eines pera l’anàlisi de: a) la coordinació dels músculs respiratoris en individus sans i pacients amb patologies respiratòries sotmesos a protocols d’esforç ventilatori, ja que es desconeix com es relacionen les activitats del diafragma i dels músculs accessoris de les vies aèries superiors; b)l’efecte de fàrmacs sobre la connectivitat funcional del cervell, ja que les eines i mètodes estàndard sovint no permeten extreure prou informació. Els resultats aconseguits han permès avaluar l’activitat muscular respiratòria mitjançant la funció d’informació mútua creuada (FIMC), demostrant que existeix un acoblament no lineal entre les activitats de diferents músculs. Aquesta coordinació muscular es veu afectada per una malaltia respiratòria com la Síndrome d’Apnea Obstructiva de la Son (SAOS), i s’han trobat diferències estadísticament significatives entre els pacients amb SAOS i els individus sans, especialment a nivells mitjans i alts d’esforç respiratori.

Dynamic estimation of three-dimensional cerebrovascular deformation from rotational angiography

Purpose: The objective of this study is to investigate the feasibility of detecting and quantifying 3D cerebrovascular wall motion from a single 3D rotational x-ray angiography (3DRA) acquisition within a clinically acceptable time and computing from the estimated motion field for the further biomechanical modeling of the cerebrovascular wall. Methods: The whole motion cycle of the cerebral vasculature is modeled using a 4D B-spline transformation, which is estimated from a 4D to 2D + t image registration framework. The registration is performed by optimizing a single similarity metric between the entire 2D + t measured projection sequence and the corresponding forward projections of the deformed volume at their exact time instants. The joint use of two acceleration strategies, together with their implementation on graphics processing units, is also proposed so as to reach computation times close to clinical requirements. For further characterizing vessel wall properties, an approximation of the wall thickness changes is obtained through a strain calculation. Results: Evaluation on in silico and in vitro pulsating phantom aneurysms demonstrated an accurate estimation of wall motion curves. In general, the error was below 10% of the maximum pulsation, even in the situation when substantial inhomogeneous intensity pattern was present. Experiments on in vivo data provided realistic aneurysm and vessel wall motion estimates, whereas in regions where motion was neither visible nor anatomically possible, no motion was detected. The use of the acceleration strategies enabled completing the estimation process for one entire cycle in 5-10 min without degrading the overall performance. The strain map extracted from our motion estimation provided a realistic deformation measure of the vessel wall. Conclusions: The authors' technique has demonstrated that it can provide accurate and robust 4D estimates of cerebrovascular wall motion within a clinically acceptable time, although it has to be applied to a larger patient population prior to possible wide application to routine endovascular procedures. In particular, for the first time, this feasibility study has shown that in vivo cerebrovascular motion can be obtained intraprocedurally from a 3DRA acquisition. Results have also shown the potential of performing strain analysis using this imaging modality, thus making possible for the future modeling of biomechanical properties of the vascular wall.

Fiabilidad y coeficientes de acuerdo en el diagnóstico psiquiátrico

En la literatura actual sobre investigación clínica psiquiátrica se impone la utilización de estadísticos que informen sobre el grado de acuerdo en la evaluación diagnóstica. Estre trabajo revisa los estadísticos de uso más común analizando las diferencias y analogias entre ellos en función de la tasa de base y prevalencia de la condición clínica estudiada.

The Rose Bengal test in human brucellosis: a neglected test for the diagnosis of a neglected disease

Brucellosis is a highly contagious zoonosis affecting livestock and human beings. The human disease lacks pathognomonic symptoms and laboratory tests are essential for its diagnosis. However, most tests are difficult to implement in the areas and countries were brucellosis is endemic. Here, we compared the simple and cheap Rose Bengal Test (RBT) with serum agglutination, Coombs, competitive ELISA, Brucellacapt, lateral flow immunochromatography for IgM and IgG detection and immunoprecipitation with Brucella proteins. We tested 208 sera from patients with brucellosis proved by bacteriological isolation, 20 contacts with no brucellosis, and 1559 sera of persons with no recent contact or brucellosis symptoms. RBT was highly sensitive in acute and long evolution brucellosis cases and this related to its ability to detect IgM, IgG and IgA, to the absence of prozones, and to the agglutinating activity of blocking IgA at the pH of the test. RBT was also highly specific in the sera of persons with no contact with Brucella. No test in this study outperformed RBT, and none was fully satisfactory in distinguishing contacts from infected patients. When modified to test serum dilutions, a diagnostic titer >4 in RBT resulted in 87.4% sensitivity (infected patients) and 100% specificity (contacts). We discuss the limitations of serological tests in the diagnosis of human brucellosis, particularly in the more chronic forms, and conclude that simplicity and affordability of RBT make it close to the ideal test for small and understaffed hospitals and laboratories.

Inorganic Nanoparticles and the Immune System: Detection, Selective Activation and Tolerance

The immune system is the responsible for body integrity and prevention of external invasion. On one side, nanoparticles are no triggers that the immune system is prepared to detect, on the other side it is known that foreign bodies, not only bacteria, viruses and parasites, but also inorganic matter, can cause various pathologies such as silicosis, asbestosis or inflammatory reactions. Therefore, nanoparticles entering the body, after interaction with proteins, will be either recognized as self-agents or detected by the immune system, encompassing immunostimulation or immunosuppression responses. The nature of these interactions seems to be dictated not specially by the composition of the material but by modifications of NP coating (composition, surface charge and structure). Herein, we explore the use of gold nanoparticles as substrates to carry multifunctional ligands to manipulate the immune system in a controlled manner, from undetection to immunostimulation. Murine bone marrow macrophages can be activated with artificial nanometric objects consisting of a gold nanoparticle functionalized with peptides. In the presence of some conjugates, macrophage proliferation was stopped and pro-inflammatory cytokines were induced. The biochemical type of response depended on the type of conjugated peptide and was correlated with the degree of ordering in the peptide coating. These findings help to illustrate the basic requirements involved in medical NP conjugate design to either activate the immune system or hide from it, in order to reach their targets before being removed by phagocytes. Additionally, it opens up the possibility to modulate the immune response in order to suppress unwanted responses resulting from autoimmunity, or allergy or to stimulate protective responses against pathogens.

Les malalties genètiques, avenços tecnològics per al seu diagnòstic i prevenció. 'Las enfermedades genéticas, avances tecnológicos para su diagnóstico y prevención'.

Este documento no está publicado

Entorn de suport al diagnòstic d'estenosi de caròtida

L’objectiu d’aquest projecte és ampliar la plataforma Starviewer integrant els mòdulsnecessaris per donar suport al diagnòstic de l’estenosi de caròtida permetentinterpretar de forma més fàcil les imatges Angiografia per Ressonància Magnètica(ARM). La plataforma Starviewer és un entorn informàtic que integra funcionalitatsbàsiques i avançades pel processament i la visualització d’imatges mèdiques. Estàdesenvolupat pel Grup d’Informàtica Gràfica de la Universitat de Girona i l’Institut deDiagnòstic per la Imatge (IDI) de l’hospital Dr. Josep Trueta. Una de les limitacions de la plataforma és el no suportar el tractament de lesions delsistema vascular. Per això ens proposem a corregir-ho i ampliar les seves extensionsper a poder diagnosticar l’estenosi de caròtida

Disease discovery, sistema de predicció de malalties

L'objectiu d'aquest projecte consisteix en crear una eina per servir de referència a metges, per tal d'ajudar-los en els diagnòstics, sobretot de malalties més estranyes que són més difícils de diagnostica, ja que no són tant conegudes. Estem interessats en realitzar una aplicació la qual donats uns símptomes ens doni les malalties mé probables. El personal sanitari doncs podrà disposar d'una eina que l'ajudi a diagnosticar malalties segons els símptomes dels pacients. L'eina que es presenta en aquest treball, Disease Discovery, disposa d'una base de dades omplerta des de fonts molt fiables i amb una quantitat elevada d'informació sobre malalties i símptomes. Aquesta base de dades s'entrena segons diferents classificadors. Les prediccions de les malalties es faran emprant un model generat per mitjà d'un entrenament realitzat amb un classificador sobre la base de dades. A més a més, s'ha realitzat una interfície web per ajudar als usuaris i fer que l'eina sigui més usable alhora que més còmoda de distribuir el programari entre el personal sanitari interessat.

Entorn de suport al diagnòstic d'estenosi de caròtida

L’objectiu d’aquest projecte és ampliar la plataforma Starviewer integrant els mòduls necessaris per donar suport al diagnòstic de l’estenosi de caròtida permetent interpretar de forma més fàcil les imatges Angiografia per Ressonància Magnètica (ARM). La plataforma Starviewer és un entorn informàtic que integra funcionalitats bàsiques i avançades pel processament i la visualització d’imatges mèdiques. Està desenvolupat pel Grup d’Informàtica Gràfica de la Universitat de Girona i l’Institut de Diagnòstic per la Imatge (IDI) de l’hospital Dr. Josep Trueta. Una de les limitacions de la plataforma és el no suportar el tractament de lesions del sistema vascular. Per això ens proposem a corregir-ho i ampliar les seves extensions per a poder diagnosticar l’estenosi de caròtida

Tendències temporals de la mortalitat per càncer de fetge a Catalunya: periode 1983-2002 i projeccions pel 2005

Estudi elaborat a partir d’una estada al Finnish Cancer Registry a Helsinki, Finlandia entre setembre i novembre del 2006. Davant l’increment dels tumors hepàtics en països industrialitzats, s’avaluen les tendències temporals de la malaltia hepàtica a Catalunya durant el període 1983-2002 i s’estima la tendència futura a partir de l’any 2005. L’estudi s’ha basat en dades del Registre de Mortalitat de Catalunya i de l’Institut d’Estadística de Catalunya. La malaltia hepàtica inclou diverses tipologies de tumors hepàtics i la cirrosi hepàtica. Els models edad-període-cohort s’han emprat per estimar els efectes període de mortalitat i cohort de naixement. Els resultats han mostrat que les taxes de mortalitat per cirrosi han disminuït en ambdós sexes, exceptuant els homes d’entre els 35-50 anys, pels quals la mortalitat es mantingué estable. S’han observat increments en la mortalitat per carcinoma hepatocel•lular i en els tumors de vies biliars intrahepàtiques, mentre que les projeccions mostren estabilitat en la tendència d’aquestes malalties durant el període 2005-2009. Les tendències de la mortalitat per malaltia hepàtica constatades poden ser degudes a la implementació de teràpies noves, nous mètodes de diagnòstic, infecció pel virus de l’hepatitis C d’altres factors desconeguts.

Manipulació genètica de vectors virals per a estratègies de teràpia gènica en malalties autoimmunes

Els tractaments actuals per a la Malaltia de Crohn es basen en l’administració de proteïnes recombinants amb capacitat immunosupressora. Aquests tractaments són sistèmics, crònics i causen el desenvolupament d’efectes secundaris severs com infeccions amb patògens oportunistes i una major incidència de tumors. Passar d’una administració sistèmica dels immunosupressors a una administració local sembla clau per evitar la severitat i el nombre de complicacions secundàries. Ha sigut descrit recentment que el subconjunt cel•lular Th-17 juga un paper central en moltes malalties autoimmunes en humans, com ara la Malaltia de Crohn, Escleroderma, Artritis reumatoide o Psoriasis. Per determinar com la via del Th-17 es veu afectada durant el desenvolupament i els estadis aguts de la malaltia, analitzarem una gran bateria de interleuquines/citoquines i els mecanismes intracel•lulars d’activació/inhibició de l’activitat de les cèl•lules del Sistema Immune. En un segon pas, clonarem els gens seleccionats relacionats amb la immunomodulació de la via del Th-17 en vectors recentment desenvolupats (adenovirus quimera 5/40 o diferents pseudotips d’AAVs ), ja que hipotitzem que una producció local d’immunomoduladors s’assolirà amb una eficiència major fent servir aquests vectors, evitant així els efectes secundaris. A aquests efectes, hem començat el projecte clonant els gens de la IL10 i del receptor transmembrenal de la IL23 en adenovirus i en genomes d’AAV.

Canvi climàtic i malalties infeccioses

El canvi climàtic és una realitat i té efectes, tant directes com indirectes, sobre la salut. Són necessàries actuacions concertades per abordar aquestes qüestions de salut pública plantejades pel canvi climàtic, així com també disposar de mecanismes per predir quina serà la seva evolució. En aquest projecte es discuteixen les malalties infeccioses adquirides a través de diferents vies (artròpodes vectors, rosegadors, aigua, aliments i aire) en referència al canvi climàtic al món i també a Catalunya. Basat en una extensa revisió dels treballs i articles publicats, i de comentaris d’experts, es presenta una avaluació dels canvis de les malalties infeccioses: incidència, prevalença i distribució dels patògens i vehicles transmissors en un entorn canviant. En el present estudi es detallen alguns dels casos més estudiats i demostrats d’emergència i reemergència de brots infecciosos a diferents zones del planeta associats a certes variacions en les variables climàtiques. Degut a l’alt nivell d’incertesa sobre el ritme del canvi climàtic i el seu impacte sobre les malalties infeccioses, es proposa un seguit de línies de futur. Una de les propostes és crear una xarxa integrada de dades ambientals i epidemiològiques, amb capacitat de connectar aquestes dades amb la vigilància dels patògens, vectors i de la qualitat de l’aigua, entre d’altres factors. Aquestes anàlisis podrien orientar les estratègies d’actuació en un futur per la protecció de la salut de la població.

Anàlisi genètica i molecular de les malalties Niemann-Pick tipus A/B i tipus C. Estratègies terapèutiques.

Aquest treball es basa en l’estudi de dues malalties lisosòmiques: la malaltia de Niemann-Pick A/B (NPAB) i la malaltia de Niemann-Pick tipus C (NPC). En relació a la malaltia de NPAB, s’ha realitzat l’expressió in vitro d’algunes de les mutacions de canvi d’aminoàcid trobades en pacients espanyols per tal de detectar les activitats enzimàtiques residuals. Totes les mutacions presenten una activitat molt baixa, gairebé nul•la, excepte la p.L225P i la R608del que tenen un 11% i 20% d’activitat respectivament. Els resultats obtinguts són coherents amb la severitat del fenotip que presenten els pacients. D’altra banda, s’ha caracteritzat un al•lel amb una mutació que afecta a una posició poc conservada d’un donador de splicing i que produeix la generació de trànscrits aberrants corresponents a trànscrits minoritaris de SMPD1, prèviament descrits, que no codifiquen per proteïna funcional. Respecte a malaltia de NPC, s’ha realitzat una anàlisi molecular de pacients espanyols prèviament estudiats identificant, en la majoria dels casos, la segona mutació responsable de la patologia. S’ha descrit per primer cop per aquesta malaltia una gran deleció que inclou el gen NPC1 i altres gens flanquejants i s’ha estudiat l’efecte que tenen les mutacions de splicing trobades a nivell de RNA. Per una d’aquestes mutacions, c.1554-1009G&A, s’ha assajat amb èxit una estratègia terapèutica basada en la utilització d’oligonuclèotids antisentit. D’altra banda, s’està desenvolupant un model cel•lular neuronal de la malaltia de Niemann-Pick tipus C, basat en la utilització de RNAs d’interferència, sobre el qual es podran assajar possibles estratègies terapèutiques en un futur.