New trends in the detection of botulinum toxins by mass spectrometry

Nuevas tendencias en la detección de toxinas botulínicas por espectrometría de masas

Más de cien años después del primer aislamiento de Clostridium botuliunum por parte de Emile P. van Ermengem de los alimentos y los tejidos post-mortem, las toxinas botulínicas siguen siendo de interés científico. De las siete toxinas botulínicas conocidas, la toxina botulínica A (BTx A) ocupa una posición destacada, porque es una de las sustancias más tóxicas, pero se utiliza con fines terapéuticos. Por lo tanto, está en el centro de los proyectos de investigación médica y, en particular, de nuestros proyectos de investigación médica militar.

La detección de las toxinas clostridiales en matrices complejas como las de los alimentos o los tejidos humanos sigue siendo un desafío. Actualmente, la única prueba oficial aprobada sigue siendo el bioensayo en ratones, que requiere mucho tiempo. El bioensayo en ratones es sensible y robusto, pero es lento y no es práctico en muchos entornos. Por lo tanto, la búsqueda de métodos alternativos es una prioridad de investigación. En los últimos años, especialmente Barr y Boyer establecieron ensayos in vitro para la detección de la actividad de la endoproteinasa de las toxinas botulínicas. En 2005 desarrollaron un ensayo denominado Endopep-MS, que podía detectar la actividad de las siete BTx sobre la base de sustratos peptídicos específicos del SNAP-25 y la proteína de membrana asociada a la vesícula, 2 kDa (VAMP-2) y la espectrometría de masas. En consecuencia, sobre la base de la división selectiva de los enlaces de los medios en el complejo de receptores de adhesión del factor sensible a la N-etilmaleimida soluble por las toxinas botulínicas, se desarrolló un ensayo in vitro para la detección de BTx A utilizando oligopéptidos marcados isotópicamente.

El objetivo de este artículo es informar sobre las nuevas tendencias en la detección de las toxinas botulínicas y, en especial, examinar nuestro enfoque para detectar la actividad de la toxina botulínica A sobre la base de la ruptura enzimática del oligopéptido marcado con ¹³C-/¹⁵N. La técnica basada en la EM, que llamamos Espectrometría de Masa de Isótopos Estables (SIPMS), es una mejora de los métodos analíticos recientemente publicados como el Endopep-MS. Informamos sobre las ventajas del ensayo en contraste con las técnicas conocidas y presentamos los resultados del análisis de matrices complejas como muestras clínicas de orina humana después del tratamiento de la vejiga con BTx A.