Identificación de biomarcadores de asma infantil y su detección en fluidos biológicos mediante espectroscopia raman de superficie amplificada (SERS)

Abstract

Antecedentes. El asma es una enfermedad heterogénea caracterizada por la inflamación crónica de las vías respiratorias y actualmente considerada un problema de salud pública. El asma es una de las principales causas de morbilidad infantil en el mundo. La detección precoz de la inflamación bronquial en el asma, de manera no invasiva, simple e incluso subclínico, conduciría a un control más eficaz de esta patología. Objetivo. Identificar biomarcadores de inflamación bronquial en fluidos biológicos (saliva) de escolares con asma mediante inmunoensayo y espectroscopia Raman mejorada de superficie (SERS). Métodos. Se realizó un estudio transversal analítico en 44 niños entre 6 y 12 años, el diagnóstico de asma se realizó bajo los estándares de la Iniciativa Global para el Asma (GINA). La saliva fue analizada mediante inmunoensayo para la cuantificación de un panel de 37 citoquinas, así como análisis SERS a 785 nm. Resultados. Se identificó una asociación significativa entre la obstrucción bronquial e IL-8 (p val 0,004), IL10 (p val 0,008) y sCD163 (p val 0,003). Los espectros Raman mostraron una amplificación significativa en la región de 760 a 1750 cm-1. El método PCA-LDA tiene una sensibilidad del 85%, especificidad del 82% y una exactitud del 84% para el diagnóstico de asma. Conclusiones. Estos resultados demuestran la presencia de inflamación subclínica sugestiva de remodelación bronquial en la población estudiada. El método SERS representa una potencial herramienta para la identificación oportuna de inflamación bronquial, así como endotipo, proporcionando un diagnóstico altamente sensible y específico.

Asthma is a heterogeneous disease characterized by chronic inflammation of the respiratory tract and currently considered a public health problem. Asthma is one of the main causes of childhood morbidity in the world. The early detection of bronchial inflammation in asthma, in a non-invasive, simple and even subclinical state, would lead to a more effective control of this condition. the aim was to identify biomarkers of bronchial inflammation in biological fluids (saliva) of schoolchildren with asthma by immunoassay and surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). A cross-sectional study was conducted in 44 children between 6 and 12 of age, the diagnosis of asthma was given under the standards of the Global Initiative for Asthma (GINA). The saliva of the children was analyzed by immunoassay for the quantification of a panel of 37 cytokines, as well as SERS analysis in a confocal Raman microscope at 785 nm. We found a significant association was identified between bronchial obstruction and IL-8 (p val 0.004), IL10 (p val 0.008) and sCD163 (p val 0.003). The Raman spectra showed significant amplification in the region of 760 to 1750 cm-1. The PCA-LDA method has a sensitivity of 85% and specificity of 82% and an accuracy of 84% for the diagnosis of asthma. These results demonstrate the presence of sub-clinical inflammation suggestive of bronchial remodeling in the population studied. The SERS method is a potential tool for identifying bronchial inflammation and its endotype and providing a highly sensitive and specific diagnosis.