La Enciclopedia del Proyecto Embrionario

El Radioinmunoanálisis (RIA) es una técnica en la que los investigadores utilizan isótopos radiactivos como etiquetas trazables para cuantificar sustancias bioquímicas específicas de muestras de sangre. Rosalyn Yalow y Solomon Berson desarrollaron el método en la década de 1950 mientras trabajaban en el Hospital de la Administración de Veteranos del Bronx (VA) en la ciudad de Nueva York, Nueva York. RIA requiere pequeñas muestras de sangre, pero es extremadamente sensible a cantidades diminutas de moléculas biológicas dentro de la muestra. El uso de RIA mejoró la precisión de muchos tipos de diagnósticos médicos e influyó en la investigación hormonal e inmunológica en todo el mundo. Antes de la RÍA fue desarrollado otros métodos que detectar o medir pequeñas concentraciones de sustancias bioquímicas requiere de grandes muestras de sangre a menudo demasiado grandes para los investigadores para recolectar. Con el desarrollo de RIA, los investigadores podrían usar una sola gota de sangre para detectar y medir la concentración de algunas sustancias bioquímicas. En 1970, los médicos usaron RIA para medir hormonas foliculoestimulantes y luteinizantes para diagnosticar y tratar la infertilidad en las mujeres. Otros desarrollos llevaron a programas de detección neonatal para el hipotiroidismo.

Berson, doctor en medicina interna, y Yalow, físico nuclear, comenzaron a trabajar juntos en 1950 en el laboratorio del Servicio de Radioisótopos, más tarde llamado Laboratorio de Investigación Solomon A. Berson en el Bronx VA Hospital. La investigación de Berson y Yalow se centró en la medicina nuclear y planearon desarrollar aplicaciones médicas para isótopos radiactivos, especialmente para la insulina. Al principio de su trabajo en el Servicio de Radioisótopos, Berson y Yalow usaron la RIA para medir el volumen de glóbulos rojos en circulación dentro del cuerpo humano. Inyectaron a seres humanos un suero que contenía etiquetas radiactivas que se adhirieron a estructuras específicas: yodo radiactivo unido a la albúmina, una proteína que se encuentra en la sangre, y potasio o fósforo radioactivos unidos a los glóbulos rojos. Berson y Yalow midieron el número de glóbulos rojos con etiquetas radiactivas y validaron su cálculo de glóbulos rojos basado en ARI con la relación de células sanguíneas a plasma, o hematocrito, medido a partir de sangre recolectada. Este paso permitió a Berson y Yalow verificar sus métodos. Luego se centraron en sustancias que nunca antes se habían medido en seres humanos vivos.

Berson y Yalow desarrollaron inicialmente el método RIA para medir la insulina, una pequeña hormona peptídica necesaria para metabolizar carbohidratos y grasas, que generalmente está presente en bajas concentraciones dentro del cuerpo humano. Cuando los cuerpos luchan por producir o responder a la insulina, esos cuerpos exhiben diabetes. Aunque los médicos habían tratado la diabetes con insulina de origen animal desde la década de 1920, los investigadores en 1950 todavía trabajaron para desarrollar pruebas para detectar los niveles de insulina en la sangre para identificar las causas de la enfermedad y los efectos secundarios del tratamiento.

Berson y Yalow tuvieron que refinar la sensibilidad de su método de etiquetado radiactivo para estudiar la insulina en el cuerpo. Descubrieron que el cuerpo humano respondía a la insulina de carne de res y cerdo como sustancias extrañas, llamadas antígenos, y desarrolló anticuerpos para la insulina como mecanismo defensivo. Estos anticuerpos bloquearon los sitios receptores de la insulina, y el bloqueo inhibió la descomposición de la hormona. En ese momento, los científicos asumieron que la insulina era demasiado pequeña para desencadenar la producción de anticuerpos. El descubrimiento de que la insulina de origen animal montó una respuesta inmune en humanos, descrito en el artículo de Berson y su colega » Metabolismo de la insulina I131 en sujetos humanos: La demostración de Globulina Fijadora de Insulina en la Circulación del Sujeto Tratado con Insulina», permitió a los investigadores detectar pequeñas sustancias bioquímicas, como moléculas de insulina. Berson y Yalow reconocieron que su método de etiquetado de radioisótopos podría desarrollarse aún más para etiquetar y rastrear casi cualquier sustancia bioquímica de interés. En 1960, Berson y Yalow publicaron un artículo describiendo la técnica RIA, titulado » Inmunoensayo de Insulina Plasmática Endógena en el Hombre.»A un año del desarrollo de la RIA, los investigadores ampliaron su aplicación más allá de la medición de hormonas, usándola para estudiar organismos microscópicos, medicamentos y cánceres.

Los investigadores que usan el método RIA requieren un antígeno que ha sido marcado o unido a un marcador radiactivo, y un anticuerpo específico del antígeno que se unirá al antígeno. Para Berson y Yalow, el antígeno marcado fue la insulina unida al yodo radiactivo (I131), y el anticuerpo fue la insulinasa, que es específica de la insulina. Para completar la RIA de insulina, los investigadores primero mezclan cantidades conocidas de insulina-I131 y insulinasa. Estos se unen, produciendo una cantidad específica de complejos de insulina-I131-insulinasa. Luego, los investigadores introducen una pequeña muestra biológica, como sangre, en la mezcla e incuban la mezcla durante varias horas o varios días.

Durante el período de incubación, la insulina-I131 y cualquier insulina no etiquetada de la muestra biológica alcanzan un equilibrio, o equilibrio, en el número de moléculas de cada una de ellas unidas al anticuerpo. Cuando dos o más antígenos, como la insulina etiquetada y sin etiquetar, compiten por el mismo sitio de unión en una molécula de anticuerpo, el proceso se denomina unión competitiva. Debido a la unión competitiva, la insulina no etiquetada presente en la muestra biológica desplazará una parte de la insulina etiquetada en los complejos de insulina-I131-insulinasa. Los antígenos marcados radioactivamente que se han extraviado de sus complejos se pueden eliminar, y el antígeno marcado unido se puede medir con un contador de radiación. Debido a que los antígenos etiquetados y no etiquetados entran en equilibrio, la cantidad de insulina no etiquetada que no se unió será igual a la insulina I131 no unida. Si los investigadores conocen la concentración inicial de insulina I131 y la capacidad de unión (el porcentaje de antígeno que, en cualquier momento, permanecerá sin unir en una solución saturada), pueden calcular la cantidad de insulina unida y no unida sin etiquetar de la muestra. Aunque los métodos RIA se establecieron utilizando la unión antígeno-anticuerpo, los antígenos también pueden unirse a otras proteínas, como la albúmina, que se une y transporta algunas hormonas en el plasma sanguíneo. Los investigadores usan agentes aglutinantes, como la albúmina, que no son específicos de la función inmunitaria, para aplicar este método a fin de detectar o medir los niveles de medicamentos, virus y otros compuestos o sustancias biológicas.

En los Estados Unidos, la investigación sobre aplicaciones de radioinmunoanálisis proliferó. El hipotiroidismo, una afección en la que el cuerpo produce niveles bajos de tirotropina (TSH), puede, entre otros efectos, perjudicar el desarrollo mental de los bebés con esta afección. La RIA para TSH, desarrollada en 1965 por Robert Utiger en la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis, Missouri, y la de otras dos hormonas tiroideas, triyodotironina y tiroxina, desarrollada en 1971 por Inder Chopra y colegas de la Universidad de California, Los Ángeles y el Hospital General Harbor en Torrance, California, permitieron a los médicos detectar y tratar el hipotiroidismo neonatal. Durante ese tiempo, Brij Saxena y sus colegas del Colegio Médico de la Universidad de Cornell en la Ciudad de Nueva York, Nueva York, usaron RIA para diagnosticar infertilidad en mujeres midiendo concentraciones de hormonas foliculoestimulantes y luteinizantes humanas en el plasma.

Yalow recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1977 por el desarrollo de RIA. Berson no compartió el premio, ya que murió en 1972 y el comité Nobel no otorga premios póstumos. Técnicas posteriores de RIA permitieron a los investigadores medir múltiples sustancias bioquímicas simultáneamente. Para reducir el uso de sustancias radiactivas, los investigadores utilizaron enzimas y fluorescentes para marcar las sustancias diana.