Nucleic acid-based biosensors: analytical devices for prevention, diagnosis and treatment of diseases / Biosensores basados en ácidos nucleicos: dispositivos analíticos para la prevención, el diagnóstico y tratamiento de enfermedades

BACKGROUND: Biosensing techniques have been the subject of exponentially increasing interest due to their performance advantages such as high selectivity and sensitivity, easy operation, low cost, short analysis time, simple sample preparation, and real-time detection. Biosensors have been developed by integrating the unique specificity of biological reactions and the high sensitivity of physical sensors. Therefore, there has been a broad scope of applications for biosensing techniques, and nowadays, they are ubiquitous in different areas of environmental, healthcare, and food safety. Biosensors have been used for environmental studies, detecting and quantifying pollutants in water, air, and soil. Biosensors also showed great potential for developing analytical tools with countless applications in diagnosing, preventing, and treating diseases, mainly by detecting biomarkers. Biosensors as a medical device can identify nucleic acids, proteins, peptides, metabolites, etc.; these analytes may be biomarkers associated with the disease status. Bacterial food contamination is considered a worldwide public health issue; biosensor-based analytical techniques can identify the presence or absence of pathogenic agents in food. OBJECTIVES: The present review aims to establish state-of-the-art, comprising the recent advances in the use of nucleic acid-based biosensors and their novel application for the detection of nucleic acids. Emphasis will be given to the performance characteristics, advantages, and challenges. Additionally, food safety applications of nucleic acid-based biosensors will be discussed. METHODS: Recent research articles related to nucleic acid-based biosensors, biosensors for detecting nucleic acids, biosensors and food safety, and biosensors in environmental monitoring were reviewed. Also, biosensing platforms associated with the clinical diagnosis and food industry were included. RESULTS: It is possible to appreciate that multiple applications of nucleic acid-based biosensors have been reported in the diagnosis, prevention, and treatment of diseases, as well as to identify foodborne pathogenic bacteria. The use of PNA and aptamers opens the possibility of developing new biometric tools with better analytical properties. CONCLUSIONS: Biosensors could be considered the most important tool for preventing, treating, and monitoring diseases that significantly impact human health. The aptamers have advantages as biorecognition elements due to the structural conformation, hybridization capacity, robustness, stability, and lower costs. It is necessary to implement biosensors in situ to identify analytes with high selectivity and lower detection limits

ANTECEDENTES: Las técnicas de biodetección han sido objeto de un interés cada vez mayor debido a ventajas, tales como alta selectividad y sensibilidad, facilidad de manejo, bajo costo, tiempo de análisis corto, preparación sencilla de muestras y detección en tiempo real. Los biosensores se han desarrollado integrando la especificidad única de las reacciones biológicas y la alta sensibilidad de los sensores físicos. Por lo tanto, las técnicas de biodetección han tenido un amplio campo de aplicación y hoy en día son omnipresentes en diferentes áreas del medio ambiente, la salud y la seguridad alimentaria. Se han utilizado biosensores para estudios ambientales, detectando y cuantificando contaminantes en el agua, el aire y el suelo. Los biosensores también mostraron un gran potencial para desarrollar herramientas analíticas con innumerables aplicaciones en el diagnóstico, prevención y tratamiento de enfermedades, principalmente mediante la detección de biomarcadores. Los biosensores como dispositivo médico pueden utilizarse para identificar ácidos nucleicos, proteínas, péptidos, metabolitos, etc. Estos analitos pueden ser biomarcadores asociados al estado de la enfermedad. La contaminación bacteriana de los alimentos se considera un problema de salud pública mundial; se pueden utilizar técnicas analíticas basadas en biosensores para determinar la presencia o ausencia de agentes patógenos en los alimentos. OBJETIVOS: La presente revisión tiene por objeto establecer los últimos adelantos en la utilización de biosensores basados en ácidos nucleicos y su novedosa aplicación para la detección de ácidos nucleicos. Se hará hincapié en las características del desempeño, las ventajas y los desafíos. Además, se examinarán las aplicaciones de los biosensores basados en ácidos nucleicos para la inocuidad de los alimentos. MÉTODOS: Se examinaron artículos de investigación recientes relacionados con los biosensores a base de ácidos nucleicos, los biosensores para la detección de ácidos nucleicos, los biosensores y la inocuidad de los alimentos, y los biosensores para la vigilancia del medio ambiente. También se incluyeron plataformas de biosensores asociadas al diagnóstico clínico y a la industria alimentaria. RESULTADOS: Es posible apreciar que se han reportado múltiples aplicaciones de biosensores basados en ácido nucleico para el diagnóstico, prevención y tratamiento de enfermedades, así como para identificar bacterias patógenas transmitidas por los alimentos. El uso de PNA y aptámeros abre la posibilidad de desarrollar nuevas herramientas biométricas con mejores propiedades analíticas. CONCLUSIONES: Los biosensores pueden ser considerados como los instrumentos más importantes para la prevención, el tratamiento y la vigilancia de las enfermedades que tienen un impacto significativo en la salud humana. Los aptámeros tienen ventajas como elemento de biorreconocimiento debido a la conformación estructural, capacidad de hibridación, robustez, estabilidad y menores costos. Es necesario implementar biosensores in situ para identificar analitos con alta selectividad y menores límites de detección

Functional identification and subcellular localization of NAD kinase in the protozoan parasite Giardia intestinalis / Identificación funcional y localización subcelular de la NAD quinasa en el parásito protozoario Giardia intestinalis / Identificação funcional e localização subcelular da NAD quinase no parasita protozoário Giardia intestinalis

Abstract Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP) is an essential biomolecule that participates in the redox homeostasis and synthesis of signaling compounds. NAD kinase (NADK) (EC 2.7.1.23 / 2.7.1.86) is the only enzyme capable of synthesizing NADP. This study offers an approach to the NADP metabolism in the parasite Giardia intestinalis, the etiological agent of giardiasis, a disease of high prevalence in America, Asia and Africa. Through bioinformatics tools a NADK enzyme candidate was identified, whose tertiary structure modeling demonstrated distinctive and universal motifs of characterized NADKs. The corresponding recombinant protein (His-GINADK) was expressed in Escherichia coli BL21 (DE3) and its partial purification was achieved by nickel affinity chromatography. Functional identification, which showed NADP synthesis, was completed through enzymatic assays evaluated by RP-HPLC. A cytosolic localization of the endogenous GINADK enzyme was observed in trophozoites throughout indirect immunofluorescence analysis, using polyclonal antibodies produced in mice by its immunization with the His-GINADK protein, purified from inclusion bodies. Taken together, our results contribute to the understanding of the NADP metabolism and the physiological role of NADK in the Giardia model.

Resumen El dinucleótido de adenina y nicotinamida fosfato (NADP) es una biomolécula esencial que participa en la homeostasis redox y en la síntesis de compuestos de señalización. La única enzima capaz de sintetizar NADP es la NAD Quinasa (NADK, EC 2.7.1.23 / 2.7.1.86). En este estudio se presenta un acercamiento al metabolismo del NADP en el parásito Giardia intestinalis, agente etiológico de la giardiasis, una enfermedad de alta prevalencia en América, África y Asia. Mediante herramientas bioinformáticas se identificó un candidato a NADK, cuya predicción a nivel de estructura terciaria mostró motivos característicos y universales de NADKs previamente caracterizadas. La proteína recombinante correspondiente (His-GINADK) se expresó en Escherichia coli BL21 (DE3) y se purificó parcialmente mediante cromatografía de afinidad a níquel. La síntesis de NADP por parte de la proteína His-GINADK se comprobó mediante ensayos enzimáticos evaluados por RP-HPLC. Adicionalmente, se determinó una localización subcelular citosólica en trofozoítos del parásito, empleando inmunofluorescencia indirecta y anticuerpos policlonales producidos en modelos murinos inmunizados con la proteína His-GINADK purificada a partir de cuerpos de inclusión. Los resultados obtenidos representan un avance en el entendimiento del metabolismo del NADP y de la importancia fisiológica de la NADK en el modelo de Giardia.

Resumo A nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADP) é uma biomolécula essencial que participa na homeostase redox e na síntese de importantes compostos de sinalização. A NAD quinase (NADK) (EC 2.7.1.23 / 2.7.1.86) é a única enzima capaz de sintetizar o NADP. Este estudo apresenta uma abordagem do metabolismo do NADP no parasita Giardia intestinalis que causa giardíase, uma doença de alta prevalência na América, Ásia e África. Através de ferramentas de bioinformática, um candidato a enzima NADK foi identificado no parasita, cuja modelagem de estrutura terciária, demonstra motivos distintos e universais de NADKs caracterizadas. A correspondente proteína recombinante (His-GINADK) foi expressa em Escherichia coli BL21 (DE3) e a sua purificação parcial foi conseguida por cromatografia de afinidade com níquel. A identificação funcional, que mostrou a síntese de NADP, foi completada através de ensaios enzimáticos avaliados por RP-HPLC. Uma localização citosólica da enzima GINADK endógena foi observada em trofozoítos ao longo da análise de imunofluorescência indireta, utilizando anticorpos policlonais produzidos em camundongos, imunizados com a proteína His-GINADK purificada de corpos de inclusão. Em conjunto, nossos resultados contribuem para a compreensão do metabolismo do NADP e da importância fisiológica do NADK no modelo de Giardia.

Cirugía Endoscópica Transluminal: ¡es posible! / Transluminal Endoscopic Surgery: is feasible!

Introducción: La cirugía endoscópica transluminal es una técnica de ingreso a través de orifi cios naturales a la cavidad peritoneal y a los órganos allí contenidos, que busca disminuir los efectos adversos y las complicaciones de los procedimientos abiertos, acorde con la tendencia mundial de obtener resultados iguales a través de abordajes menos invasivos. Objetivo: Determinar las complicaciones de la cirugía endoscópica transluminal para la revisión de la cavidad peritoneal y la toma de biopsia hepática en cerdos. Metodología: Estudio experimental en 12 cerdos. Se tomó biopsia hepática transgástrica y se hizo un seguimiento durante 30 días, evaluando complicaciones y mortalidad. Al fi nal se realizó autopsia al animal. Resultados: No se encontró mortalidad intraoperatoria. La mediana de tiempo quirúrgico fue de 84,5 minutos (RIQ 76-99). Se utilizaron para el cierre de la gastrotomía en promedio 7,8 clips (DE 3.5). En la peritoneoscopia se observó el intestino delgado, bazo, hígado y colon en la mayoría de los casos. La calidad de la biopsia hepática fue buena en 10 especímenes. La cicatrización gástrica fue adecuada en el 81.8%. Se encontraron cultivos de líquido peritoneal positivos en 9 casos. Conclusiones: La técnica requiere destreza y la peritoneoscopia es difícil por la falta de apoyo del equipo al maniobrar en retrofl exión. El potencial de la técnica y el enorme benefi cio para los pacientes son razones sufi cientes para continuar avanzando en este tipo de abordajes.

Introduction: Transluminal endoscopic surgery is a technique that allows access to the peritoneal cavity and the organs contained therein through natural orifi ces, seeking to reduce the adverse effects and complications of open procedures, in line with the global trend of obtaining same results with less invasive approaches. Objective: To determine complications of transluminal endoscopic surgery while exploring the peritoneal cavity and performing a liver biopsy in pigs. Methodology: This is an experimental study done in 12 pigs. Transgastric liver biopsy was taken and animals were followed for 30 days, evaluating complications and mortality. At the end, an autopsy was performed in the animal. Results: No intra-operative mortality was found. The median operative time was 84.5 minutes (IQR 76-99). 7.8 (SD 3.5) clips on average were used for gastrotomy closure. During peritoneoscopy, small intestine, spleen, liver and colon were observed in most cases. Quality of liver biopsy was good in 10 specimens. Gastric healing was adequate in 81.8%. Peritoneal fl uid cultures were positive in 9 cases. Conclusions: This technique requires a skillful operator, since peritoneoscopy is diffi cult because equipment does not support retrofl exion maneuver. Potential of the technique and the huge benefi t to patients are suffi cient reasons for developing this type of approaches.

Una mirada al valor de p en investigación / A Look at p-values in Research

La búsqueda de datos dentro de la bibliografía científica ofrece tanto al lector espontáneo como al investigador diferentes retos al momento de leer, comprender y analizar los resultados de un artículo publicado, principalmente cuando los resultados contienen información sobre procedimientos estadísticos empleados en el análisis, como es el caso del reporte de valores de p. Este artículo ofrece al investigador y al usuario de la bibliografía científica elementos y conceptos que le permitan, entre otras: identificar y entender los componentes de una prueba de hipótesis, interpretar adecuadamente los valores de p, reconocer las ventajas que tiene el uso de intervalos de confianza frente a los valores de p, diferenciar entre significación estadística y significación clínica en una prueba de hipótesis y reconocer la importancia del cálculo del tamaño de la muestra, desde la planeación de este tipo de estudios.

Researchers and spontaneous readers both have to face several challenges when they are looking for evidence in scientific papers, especially when statistical procedures are developed during the analysis phase, such as the use of hypothesis testing and p-values. This paper offers concepts and pointers to assist researchers and readers of scientific literature to identify and understand the components within a statistical test of hypothesis, to appropriately interpret p-values, to recognize the advantages in using confidence intervals rather than pvalues, to establish the difference between statistical significance and clinical relevance in the use of hypothesis testing and to recognize the importance of sample size calculation from the beginning of a study.

Complicaciones de la caterización venosa central según la vía de inserción en pacientes pediátricos / Complications of central venous catherization according to site of insertion in pediatric patients

Objetivos: comparar el riesgo de presentar complicaciones mecánicas e infecciosas entre las vías superiores (subclavias y yugulares internas) y las vías inferiores (femoral). Materiales y métodos: estudio analítico de cohortes. En forma prospectiva se recolectó la información correspondiente. Población de estudio: pacientes menores de 16 años hospitalizados en la Fundación Santa Fe de Bogotá (FSFB) entre 01/01/91 y 31/12/02 con catéter venoso central (CVC) por vías yugular, subclavia y femoral. Resultados: se estudiaron en total 1475 CVC, 535 a través de las venas superiores, 134 (25 por ciento) insertados por vena subclavia (VS) y 401 (75 por ciento) por vena yugular interna (VYI). El riesgo de desarrollar Bacteriemia relacionada con el CVC (BRC) fue 1,8 por ciento (18/996) para los insertados por vía superior y 3,13 por ciento (15/479) para los insertados por vía inferior, (p=0,10). La incidencia de trombosis fue 0 por ciento en los catéteres superiores (0/996) en contraste con 1,2 por ciento (6/479) de los catéteres inferiores (P=0,00 04). Conclusiones: el riesgo de presentar complicaciones mecánicas fue similar en nuestro estudio entre las vías yugular y subclavia, el riesgo de presentar BRC no difirió entre los abordajes superior e inferior, el riesgo de trombosis venosa fu e estadísticamente más alto con los catéteres femorales aun que la relevancia clínica de esta diferencia es discreta

Una mirada a los intervalos de confianza en investigación / A look at Confidence Intervals in Research

Frecuentemente los resultados de una investigación provienen del análisis de una muestra, y es necesario generalizar esta información sobre el total de elementos que conforman la población de estudio. Diversas metodologías para este fin están disponibles a través de procedimientos estadísticos, como las pruebas de hipótesis y los intervalos de confianza. Sin embargo, especialmente en los últimos treinta años, las publicaciones científicas médicas han visto la creciente necesidad de acompañar los resultados publicados con medidas que permitan determinar su grado de precisión e incertidumbre, cuando son generalizados sobre la población. De esta forma, la estimación de los intervalos de confianza se convierte en la metodología estadística más ampliamente usada y la que responde a esta creciente necesidad. El presente artículo ilustra la filosofía que se maneja en la construcción de los intervalos de confianza, presenta y discute los elementos que los componen y explica la forma correcta de interpretación que se debe hacer de ellos...