Una aplicación: introducción al bioensayo

 

Denominamos bioensayo al proceso de determinar la potencia de una substancia o de un material a partir de las respuestas producidas en organismos biológicos. Algunos ejemplos de substancias podrían ser las drogas, las hormonas, los agentes cancerígenos, los agentes toxicológicos, los efectos ambientales...

Las dosis de substancia administradas pueden venir dadas en diferentes unidades de medida. Las respuestas son una medida del resultado de la aplicación de la substancia en determinadas dosis y pueden ser de varios tipos: ordinal (categoría de una infección), discreta cuantitativa (número de golpes de tos, número de mutaciones), dicotómica (muerte o no muerte, contracción muscular o no contracción muscular), cuantitativa continua (tiempo de coagulación, peso).

Se intenta establecer una relación funcional entre dosis y respuesta.

En este sentido, tenemos un problema de regresión con una clara interpretación causa/efecto.

Considerando la potencia de la substancia como la dosis requerida para producir una respuesta determinada en un organismo biológico, el problema que surge a menudo es que tales respuestas pueden ser variables ya que dependen del animal o de la especie en el que han sido ensayadas.

La solución a este problema consiste en el cálculo de la potencia con referencia a una substancia o a una preparación estándar. Tal preparación puede ser una muestra de un Estándar aceptado internacionalmente o una muestra comparada previamente con un estándar internacional respecto del cual haya sido cuidadosamente calculada la potencia. El problema general que se tratará de resover será, pues, la estimación de la potencia relativa de la substancia ensayada frente a una substancia estándar, y el cálculo de intervalos confidenciales relativos a tal estimación.

La utilización del bioensayo usualmente finaliza cuando la estructura química del principio activo ha sido determinada y el método químico de análisis ha sido desarrollado.

 

Tipos de ensayos

El primer problema que se presenta al elegir una técnica de bioensayo es decidir entre la utilización de un ensayo directo o indirecto. En este sentido, se han de tener en cuenta las definiciones siguientes:

Ensayo directo:

Si los datos obtenidos resultan exactamente las dosis de substancia (dosis umbrales) medidas en cada individuo para las cuales se observa una respuesta específica.

Ensayo indirecto:

Si las muestras obtenidas para cada substancia consisten en la observación de la respuesta a diferentes dosis fijadas anteriormente.

 

Ensayo directo

Tal como se ha comentado, dispondremos en este caso para cada substancia de una muestra de dosis umbral. Siempre que sea posible es interesante poder suponer que la variable log(dosis umbral) sea normalmente distribuida, a fin de facilitar el cálculo de los límites fiduciales. Los problemas principales para este tipo de ensayos residen en el hecho de la dificultad para obtener con exactitud tales dosis umbrales, lo que supone en la realidad un costo muy considerable.

 

Ensayo indirecto

En los ensayos indirectos, se considera para cada substancia una curva dosis/respuesta, es decir, una función que refleje la respuesta obtenida por la aplicación de las diferentes dosis de substancia.

Si Fs y Ft son las curvas dosis/respuesta para las substancias estándar y test, el problema consistirá en la estimación del valor c tal que:

Fs(c · z) = Ft(z)

es decir, la respuesta z de test equivale a la respuesta c · z de estándar. El valor c se denomina, tal como se ha visto antes, la potencia relativa. Se determinarán, posteriormente, intervalos confidenciales relativos a c.

El primer problema que se ha de resolver en el camino que conllevará a la estimación de la potencia relativa, es la linealización de la curva dosis/respuesta. Es decir, se trata de pasar de la curva

U = F(z)   (z: dosis; U:  respuesta)

a una curva equivalente a la anterior:

Y = a + b · X

donde Y es la transformada de la respuesta y X, la transformada de la dosis.

Desde el punto de vista práctico, las transformaciones más utilizadas para las dosis son:

a) x = zk

b) x = log(z)

Para la respuesta, la elección de la transformación es más compleja y puede depender incluso de cada problema en particular.

 

Transformación de tipo a) (slope ratio assays)

En este caso, resulta sencillo deducir que  la potencia c es el cociente entre las pendientes de curva test respecto de la curva estándar elevado a k.

 

Transformación de tipo b) (parallel line assays)

Se deduce que el logaritmo de la potencia es el cociente entre la diferencia de las constantes de la curva test y estándar respecto de la pendiente que, en este caso, es común.

Éste es el modelo que más se utiliza. Para la resolución de tal ensayo es necesario seguir los pasos siguientes:

1. Condiciones para la validez del ensayo.

  •    Significación de la regresión.

  •   Aceptación de paralelismo y linealidad.

2. Estimación de la potencia relativa.

3. Estimación de límites fiduciales para la potencia relativa.

 

Tipos de respuestas 

De manera general, las respuestas medidas resultan de dos tipos:

  • Respuestas cuantitativas: Se mide en cada individuo una variable cuantitativa discreta o continua.

  • Respuestas de porcentajes: Para cada nivel de dosis se mide el porcentaje de individuos que presentan una respuesta determinada.