Crean aparato que diagnostica infecciones bacterianas en menos de dos horas

Realiza pruebas genéticas in situ a un costo de US$ 2 por detección. Ya identifica 35 patógenos y su resistencia a los antibióticos.

MGH. Un equipo de investigadores del Massachusetts General Hospital (MGH) ha desarrollado un dispositivo con el potencial de acortar el tiempo necesario para diagnosticar rápidamente los agentes patógenos responsables de infecciones asociadas a la atención de la salud de un par de días a una cuestión de horas. El sistema, descrito en la revista Science Avances, también permitiría el diagnóstico extrahospitalario, ya que no requiere de las instalaciones y la experiencia disponible únicamente en laboratorios de hospitales.

“Las infecciones asociadas a la salud son un problema importante que afecta a más de 600.000 pacientes cada año, más del 10%  de los cuales morirán, y provoca más US$ 100 mil millones en costos relacionados”, dice Ralph Weissleder,  director de la MGH Centro de Biología de Sistemas, también profesor de Radiología de la Facultad de Medicina de Harvard (HMS) y co-autor del informe. "El diagnóstico rápido y eficaz del patógeno es un primer paso crítico en la elección del tratamiento antibiótico apropiado, y este sistema podría proporcionar esa información en un consultorio médico en menos de dos horas", asegura.

Aunque se considera el estándar de oro para el diagnóstico de infecciones bacterianas, diagnóstico tradicional basada en cultivos puede tomar varios días y requiere equipo especializado, personal de laboratorio experto y procedimientos que varían en función del patógeno en particular. Los nuevos enfoques genéticos -que identifican especies bacterianas por sus secuencias de ácidos nucleicos- son de gran alcance, pero aún requieren un equipo complejo y flujos de trabajo, lo que restringe tales pruebas a laboratorios de hospitales especializados.

En cambio, el sistema desarrollado por el equipo de MGH, llamado PAD (por Polarization Anisotropy Diagnostics), permite realizar pruebas genéticas precisas en un dispositivo simple. ARN bacteriano se extrae de una muestra en un cartucho de plástico pequeño y desechable. Después de activar la reacción en cadena de la polimerasa de amplificación del ARN, el material se carga en un cubo de plástico de 2 cm que contiene los componentes ópticos que detectan “ARN diana”, en base a la respuesta a una señal de luz en secuencias de detección específicas. Estos cubos ópticos se colocan en una estación de base electrónica que transmite los datos a un teléfono inteligente o un ordenador, donde se pueden visualizar los resultados.

En este estudio de prueba de principio, el equipo utilizó un prototipo de sistema de almohadilla que contiene cuatro cubos ópticos para probar muestras clínicas de nueve pacientes y comparó los resultados con los obtenidos mediante los cultivos microbiológicos convencionales. Las pruebas para la presencia de cinco especies bacterianas importantes - E. coli, Klebsiella, Acinetobacter, Pseudomonas, y Staph aureus - y para los factores que indican la virulencia y resistencia a los antibióticos de las cepas específicas producidas, lograron resultados idénticos con ambos procedimientos. Pero mientras PAD proporciona resultados en menos de dos horas, el proceso de cultivo bacteriano tomó de tres a cinco días.

Ahora, el equipo ha diseñado pruebas para más de 35 especies bacterianas y factores de virulencia, y el costo total de la realización del ensayo PAD no debería exceder los US$ 2.

“Este prototipo todavía necesita varias mejoras, incluyendo la construcción de un sistema autocontenido que ampare todas las funciones, reduciendo aún más el tiempo de ensayo a menos de una hora y la ampliación del conjunto de pruebas para aún más patógenos y factores de resistencia”, dice Hakho Lee, PhD , del MGH Centro de Biología de Sistemas (CSB), co-autor del informe y profesor asociado de radiología en el HMS. “Pero podemos ver tres aplicaciones inmediatas para un sistema que puede proporcionar tales resultados rápidos y precisos: diagnosticar rápidamente la infección de un paciente, determinar si las bacterias resistentes a los antibióticos están presentes en un grupo de pacientes, y detectar la contaminación bacteriana de los productos sanitarios o los entornos de pacientes.

*El crédito de la imagen pertenece a  Chen-Han Huang y Ki Soo Park, Center for System Biology, Massachusetts General Hospital.