Surface Plasmon Resonance Sensing of Biological Warfare Agent Botulinum Neurotoxin A

Detección de resonancia de plasma superficial del agente de guerra biológica Neurotoxina A botulínica

Se desarrolló un método en tiempo real sin etiqueta para la detección y cuantificación de la neurotoxina A botulínica (BoNT / A) utilizando la resonancia de plasmón superficial (SPR). En el presente trabajo, el anticuerpo contra el fragmento rBoNT / A-HCC y las vesículas sinápticas (SV) se inmovilizaron en carboximetildextranochip de oro modificado. La inmovilización del anticuerpo BoNT / A y la interacción de BoNT / A con el anticuerpo inmovilizado se caracterizaron in situ por SPR y espectroscopía de impedancia electroquímica. Una solución de muestra que contenía antígeno BoNT / A en una concentración que oscilaba entre 0,225 fM y 4,5 fM y 0,045 fM y 5,62 fM interactuó con anticuerpos inmovilizados y SV inmovilizados, respectivamente. Mediante el uso del software de evaluación cinética, se calcularon los valores de KD (constante de equilibrio) y Bmáx (capacidad máxima de unión del analito) y se encontró que eran 0.53 fM y 38.23 meses para anticuerpos inmovilizados y 0.22 fM y 116.0 meses para SV inmovilizados, respectivamente. Además, los parámetros termodinámicos, como el cambio en la energía libre de Gibb (ΔG),entropía impulsada por uno. Para optimizar el método de detección, también se realizaron estudios de variación de temperatura y pH.

Introducción

El uso de materiales peligrosos de origen químico o biológico como armas para el homicidio era bien conocido desde la antigüedad. Por consiguiente, el uso de los agentes biológicos por parte de grupos terroristas se consideraba una grave amenaza para la seguridad del mundo. La posibilidad del bioterrorismo se ha hecho más creíble después del atentado del 11 de septiembre, al que siguieron varios casos falsos de ántrax. Así pues, ello puso de relieve la necesidad de desarrollar técnicas de detección rápidas, fáciles de usar, sensibles y específicas para reconocer posibles objetivos biológicos, como bacterias, virus y toxinas, a fin de luchar contra el bioterrorismo.

Las neurotoxinas botulínicas (BoNT) son las toxinas más mortales que se conocen. Hay siete neurotoxinas serológicamente distintas (BoNT/A-G) producidas principalmente por el Clostridium botulinum tipo A a G [1]. Las BoNTs son el agente causal del botulismo, la enfermedad que se infiere de la parálisis de los músculos flácidos debido al bloqueo de la liberación de acetilcolina de las terminales nerviosas en la unión neuromuscular [2].  Cada uno de los BoNT se sintetiza como un polipéptido único de 150 kDa, mellado por proteasas similares a la tripsina en cadenas pesadas (HC) [M.wt. 100 kDa] y cadenas ligeras (LC) [M.wt. 50 kDa] acopladas por un único enlace de disulfuro [3]. El HC contiene los dominios de unión a los receptores celulares (H_C) y de translocación (H_N). El análisis de la estructura cristalina de la BoNT/A revela que el H_C consta claramente de dos subdominios distintos [4] que son el dominio N-terminal ( H_CN ) y el dominio C-terminal ( H_CC) y se especula que se unen a un receptor de proteína y a los gangliósidos [5-8].