Biología 2º de BachilleratoColegio Zazuar

Algunos datos sobre la malaria…

La malaria es responsable de la muerte de aproximadamente 800.000 personas cada año, especialmente niños menores de cinco años y mujeres embarazadas.

Según la OMS, unos 3.000 millones de personas corren el riesgo de contraer la infección. En el año 2010 se produjeron 225 millones de casos de malaria en el mundo, de los cuales un 90% tuvieron lugar en África.

Actualmente, la malaria es endémica en más de 100 países del África Subsahariana y regiones del sur de Asia, de Latinoamérica y de Oceanía.

La mitad de la población mundial vive en áreas donde existe riesgo de contraer la enfermedad y donde, además de las consecuencias sobre la salud de la población, contribuye a debilitar aún más la situación económica de la zona.

Para erradicar la enfermedad, en las zonas de alto riesgo se están llevando a cabo diversas medidas que incluyen la utilización de mosquiteras impregnadas de insecticida, de aerosoles insecticidas, de tratamientos de prevención, la implantación de programas educativos e intervenciones ambientales, entre otras cosas.

La comunidad científica está trabajando intensamente para desarrollar una vacuna que, en combinación con las medidas actuales, podría contribuir a un mejor control de la enfermedad.

Actualmente ya existe una vacuna que se encuentra en fase de estudio clínico y que probablemente pueda ser efectiva en un 50% de los casos.

Distribución de la malaria en el Mundo

¿Cómo se transmite la malaria?

La malaria es una enfermedad infecciosa que se contagia mediante la picadura de un mosquito del género Anopheles, que transmite parásitos del género Plasmodium y que por lo tanto actúa como vector.

Dentro del organismo humano, los parásitos se multiplican en el hígado y a continuación infectan los glóbulos rojos. Entre los síntomas de la malaria destaca la fiebre, el dolor de cabeza y los vómitos, que aparecen entre 10 y 15 días después de la picadura del mosquito.

¿Por qué es necesaria una vacuna contra la malaria?

Históricamente las vacunas han constituido uno de los medios más eficaces para prevenir enfermedades y salvar vidas, especialmente en el caso de las enfermedades infecciosas. La obtención de una vacuna parcialmente eficaz podría significar la posibilidad de salvar a cientos de miles de vidas.

La obtención de una vacuna supondrá un gran paso adelante y se podrá añadir al conjunto de medidas utilizadas actualmente para la prevención de la malaria.

Como su eficacia a corto plazo será parcial, no sustituirá estas medidas, sino que las complementará y, conjuntamente, constituirán una respuesta mucho más amplia para la prevención de la malaria.

¿Cómo se está interviniendo para controlar la malaria?

Las intervenciones fundamentales para controlar la malaria se dividen en varios grupos:

1. Estrategias contra el mosquito o vector, como la fumigación de los espacios cerrados con insecticidas.

2. Estrategias para evitar el contacto vector-huésped, como el uso de mosquiteras impregnadas con insecticida.

3. Estrategias contra el parásito, como el tratamiento con combinaciones de fármacos basados en una molécula llamada artemisinina, que es rápido y eficaz. Una vacuna también sería una estrategia de control contra el parásito que, en combinación con otras estrategias, podría contribuir significativamente a la erradicación de la malaria.

¿Qué hace ISGlobal, el Instituto de Salud Global de Barcelona?

El Instituto de Salud Global de Barcelona es una organización sin ánimo de lucro, cuyo objetivo es mejorar la salud y el desarrollo de las poblaciones más vulnerables mediante la generación, la gestión, la transmisión y la aplicación de conocimientos. Su visión de un mundo donde todos podamos gozar de una buena salud, cuenta con el apoyo de la Obra Social "la Caixa“, entre otras instituciones.

Uno de los pilares esenciales de ISGlobal es la investigación centrada en los problemas de salud que afectan a las poblaciones más vulnerables y se desarrolla desde el Centro de Investigación en Salud Internacional de Barcelona (CRESIB).

La investigación sobre la malaria que se lleva a cabo desde el CRESIB se centra en:• El estudio de las bases moleculares de la enfermedad, así como de las diferentes respuestas

inmunitarias.

• El desarrollo de nuevos fármacos y evaluación de su seguridad, eficacia y efectividad.

• La evaluación de las características epidemiológicas de la malaria en diferentes entornos y de los aspectos socio-culturales que la rodean.

• El análisis de la efectividad de diferentes herramientas de prevención, así como de la relación coste-efectividad de las intervenciones. Dentro de este ámbito, el CRESIB lleva a cabo estudios clínicos de seguridad, de eficacia y de efectividad de vacunas. Actualmente participa en el desarrollo de la vacuna RTS,S contra la malaria, que está resultando efectiva en más del 50% de los casos infectados. En paralelo, los investigadores del CRESIB están investigando para identificar otros nuevos candidatos a vacuna.

Objetivos del taller

En él vamos a analizar diferentes candidatos a vacuna contra la malaria con los que el CRESIB está investigando, para que identifiques cuál es el mejor candidato.

Los candidatos a vacuna del CRESIB han sido obtenidos de proteínas del parásito que previamente se han purificado. Para analizarlos dispondrás de varias muestras de sangre de personas residentes en zonas afectadas por malaria que ya han sufrido la enfermedad en varias ocasiones y que ya están inmunizadas.

Para confirmar que nuestros candidatos a vacuna son efectivos, tenemos que comprobar que las personas inmunizadas han desarrollado una respuesta contra esos candidatos.

Si en las personas se observa una activación de la respuesta inmunitaria contra las proteínas candidatas, significará que podrían ser buenos aspirantes a vacuna porque también podrían desencadenar la respuesta necesaria para protegerse contra futuras infecciones.

El objetivo del taller es que te familiarices con una de las técnicas más utilizadas en los laboratorios de biomedicina, la técnica ELISA (“Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay”). Se trata de un análisis para detectar si en las muestras de sangre hay anticuerpos. La presencia de anticuerpos específicos contra los candidatos indicará que ha sido capaz de activar una buena respuesta inmunitaria y que, por lo tanto, se podría tratar de un buen candidato.

Gracias a esta técnica descubriremos concretamente cuál de los antígenos de los que disponemos en el laboratorio es un buen candidato a vacuna contra la malaria.

Principios básicos de la técnica ELISA

El principio básico de esta técnica se basa en la interacción del candidato a vacuna, o antígeno (1), con el anticuerpo (2). Un anticuerpo específico se unirá a un antígeno específico para dar un complejo antígeno-anticuerpo exclusivo.

La técnica ELISA nos permite identificar si había anticuerpos, y por lo tanto, si se han formado los complejos antígeno-anticuerpo al poner en contacto las muestras de sangre con los candidatos a vacuna.

Para llevar a cabo la identificación, se utilizan unos anticuerpos que tienen asociada una enzima (3), que tiene la capacidad de reaccionar con un sustrato (4) que le añadiremos, y producir un color. Así pues, si la muestra tenía el anticuerpo que queríamos detectar, éste se unirá al que añadiremos unido a una enzima, que a la vez hará que el sustrato cambie de color y de este modo nos indicará el resultado positivo.

Organización del taller

Para analizar qué candidato a vacuna o antígeno es el más efectivo, analizaremos si las muestras de sangre de personas inmunizadas contra malaria tienen anticuerpos contra los mismos. Para ello dividiremos el experimento en 3 etapas principales.

2. FORMACIÓN DE COMPLEJOS ANTÍGENO-ANTICUERPO: Después añadiremos las muestras de sangre, concretamente el suero (que corresponde a las muestras de sangre una vez extraídas las células y los factores de coagulación), y un anticuerpo marcado con una enzima que denominaremos anticuerpo secundario. En las muestras de sangre donde esté presente el anticuerpo de estudio se formarán complejos antígeno-anticuerpo, que a su vez se unirán al anticuerpo marcado con la enzima.

1. UNIÓN DE LAS PROTEÍNAS CANDIDATAS (O ANTÍGENOS) A LA SUPERFICIE DE LOS POCILLOS: El primer paso será fijar las proteínas candidatas objeto de estudio a un soporte sólido

3. LECTURA DE LA REACCIÓNPor último, añadiremos el sustrato de la enzima, que cambiará de color en caso de que hubiera complejos antígeno-anticuerpo. De este modo podremos saber si las muestras de sangre tenían el anticuerpo de estudio y en qué cantidad.

Resultados y conclusiones

Con los resultados obtenidos podremos decidir qué candidato a vacuna provoca una respuesta inmunitaria más intensa y por lo tanto puede ser el mejor candidato.

Equipamiento y material necesario

1. En caso de no disponer de agitadores magnéticos, puede utilizarse el PBS líquido2. En caso de no disponer de micropipetas, pueden utilizarse pipetas Pasteur de poco volumen3. Ayuda a mantener el pH de la solución gracias a fosfatos de sodio y de potasio. 4. Ayuda a prevenir uniones de anticuerpos inespecíficas5. C+: contiene una mezcla de sueros de personas residentes en zonas endémicas de malaria y que son inmunes a la enfermedad. C-: mezcla de sueros de personas que nunca han estado expuestas a la malaria

Procedimiento

Para determinar la presencia o la ausencia de anticuerpos específicos contra los dos antígenos candidatos a vacuna que tenemos en el laboratorio, confrontaremos la sangre (concretamente el suero) de diferentes pacientes que residen en zonas endémicas de malaria con estos antígenos, para ver si en estos sueros encontramos anticuerpos específicos contra nuestros antígenos.

Las tiras de micropocillos se recubren con los candidatos a vacuna (antígenos) que queremos probar para ver si serían buenos candidatos a una vacuna contra la malaria.La unión de estos antígenos a la superficie de los pocillos se produce con facilidad por estar hechos con un plástico tratado que tiene una gran afinidad para unir proteínas.

PROTOCOLO PARA LA UNIÓN DE LOS ANTÍGENOS A LA SUPERFICIE DE LOS POCILLOS:

Nota: La solución de lavado contiene PBS (phosphate buffer saline), que permite que los anticuerpos se mantengan en un ambiente estable que ayuda a conservar su estructura. El Tween-20 es un detergente que ayudará a eliminar las proteínas que se hayan podido unir de forma no específi ca y se une a las partes del pocillo que no están cubiertas por antígeno. De este modo se reduce el ruido de fondo.

En este paso, primero acondicionaremos el suero de los pacientes para analizar si contienen anticuerpos contra el candidato a vacuna. A estos anticuerpos que queremos analizar los llamaremos anticuerpos primarios. Después añadiremos un anticuerpo secundario marcado con una enzima llamada peroxidasa. Como a cada anticuerpo primario se le puede unir más de un anticuerpo secundario, la cantidad de color que se obtendrá en el paso tres será amplificada. De este modo la técnica tendrá más sensibilidad

PROTOCOLO DE FORMACIÓN DE COMPLEJOS ANTÍGENO-ANTICUERPO:

Después de lavarlo para eliminar todas las moléculas marcadas no fijadas en forma de complejos antígeno-anticuerpo, se añade el sustrato enzimático en solución, que facilitará el cambio de color.

PROTOCOLO DE LA LECTURA DE LA REACCIÓN:

Resultados y conclusiones

Anexo I: Precauciones de seguridad

INFÓRMATE:Localiza los elementos de seguridad del laboratorioo el espacio habilitado para experimentar (extintores, duchaso baño, salidas, etc.). Lee atentamente las instrucciones antesde hacer un experimento. No olvides leer las etiquetas deSeguridad de reactivos y aparatos.

UTILIZA VESTIMENTA ADECUADA:Guantes, bata y gafas de protección.

NORMAS GENERALES:Está prohibido fumar, comer o beber en el laboratorio o en el espacio habilitado para experimentar. Lávate las manos antes de salir del laboratorio. Trabaja ordenadamente, pulcramente y sin prisas. Si se te cae algún producto, recógelo inmediatamente. Deja siempre el material limpio y ordenado. No uses nunca un equipo o aparato sin conocer perfectamente su funcionamiento.

MANIPULACIÓN DE CRISTAL:Protégete las manos cuando manipules material de cristal. No uses cristal agrietado.

PRODUCTOS QUÍMICOS:No uses ningún frasco de reactivos sin etiqueta. No huelas, inhales, pruebes o toques los productos químicos. No pipetees nunca con la boca. Ponte guantes y lávate las manos a menudo si usas productos tóxicos o corrosivos. No acerques

Anexo II: Referencias de los reactivos

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