Identificación de la proteína PapG y anticuerpo anti-Papg en muestras biológicas, implementando una metodología basada en biosensores ópticos

Abstract

RESUMEN: Las infecciones del tracto urinario (ITU) son clasificadas de acuerdo con el sitio de infección: orina (bacteriuria asintomática), vejiga (cistitis), riñón (pielonefritis) y sangre (bacteriemia). La pielonefritis es causada principalmente por la colonización de Escherichia coli uropatogénica (UPEC) debido a la fimbria pili (P) que expresa la proteína PapG. La detección rápida, temprana y accesible de estas bacterias patógenas es un requisito importante de atención médica. Recientemente se han desarrollado biosensores (basados en la interacción específica antígeno-anticuerpo) para una detección selectiva. En este proyecto se propone la implementación de una metodología basada en el principio de un biosensor óptico para el desarrollo de dos biosensores para la identificación de biomoléculas como la proteína PapG y anticuerpo anti-PapG en muestras biológicas. Para la construcción de los biosensores se obtuvo la proteína recombinante PapG así como los anticuerpos policlonales anti-PapG. Estos biosensores se construyeron en silicio mediante autoensamble en monocapas este proceso consistió en las etapas de funcionalización, inmovilización y detección, las cuales se evaluaron mediante espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FTIR). El espectro FTIR de la detección de la proteína PapG mostro bandas correspondientes a los grupos funcionales C=O en 1730 cm-1, una banda en 1571 cm-1 de la amida II y una banda en 1660 cm-1 de la amida I además mostro un ajuste lineal en un rango de concentración de 0.05 a 0.2 μg/μl obteniendo una R2=0.97. El espectro FTIR de la detección de anticuerpos Anti-PapG mostro una banda correspondiente a la amida II en 1450 cm-1 y un ajuste lineal utilizando concentraciones en un rango de 0.05 a 0.2μg/μl (R2=0.91). El biosensor fue capaz de detectar los anticuerpos anti-PapG en la muestra de orina, sin embargo se debe trabajar más con respecto a la detección de la proteína PapG en muestra de orina, lo cual es esencial para su uso potencial para el diagnóstico clínico. ABSTRACT: Urinary tract infections (UTIs) are classified according to the site of infection: urine (asymptomatic bacteriuria), bladder (cystitis), kidney (pyelonephritis) and blood (bacteraemia). Pyelonephritis is mainly caused by the colonization of uropathogenic Escherichia coli (UPEC) due to the fimbria pili (P) that expresses the PapG protein. The rapid, early and accessible detection of these pathogenic bacteria is an important medical care requirement. Recently, biosensors (based on the specific antigen-antibody interaction) have been developed for selective detection. This project proposes the implementation of a methodology based on the principle of an optical biosensor for the development of two biosensors for the identification of biomolecules such as PapG protein and anti-PapG antibody in biological samples. For the construction of the biosensors, the recombinant PapG protein was obtained as well as the anti-PapG polyclonal antibodies. These biosensors were constructed on silicon by means of self-assembly in monolayers (SAMs). This process (functionalization, immobilization and detection) was evaluated by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The FTIR spectrum of the PapG protein detection showed bands corresponding to the functional groups C = O in 1730 cm-1, a band in 1571 cm-1 of amide II and a band in 1660 cm-1 of amide I in addition, it showed a linear adjustment in a concentration range between 0.05 to 0.2 μg / μl obtaining an R2 = 0.97. The FTIR spectrum of detection of Anti-PapG antibodies showed a band corresponding to amide II at 1450 cm-1 and a linear adjustment using concentrations in a range between 0.05-0.2 μg / μl (R2 = 0.91). The biosensor was able to detect anti-PapG antibodies in the urine sample, however there is still work to do regarding the detection of PapG protein in the urine sample, which is essential for its potential use for clinical diagnosis.