Nuevas tecnologías de detección de patógenos bacterianos

RAPTADIAG es un «proyecto pequeño o mediano dedicado a la investigación» en términos del 7PM. No obstante, durante los dos últimos años, el consorcio a su cargo ha convertido una prueba de diagnóstico de meningitis bacteriana en lo que podría llegar a ser un conjunto completo de tecnologías de detección de todo tipo de patógenos bacterianos.

La actividad científica en este campo ha dado pasos de gigante en los últimos años, pero la mayor parte de la medicina contemporánea sigue girando en torno a tratamientos basados en síntomas y métodos de diagnóstico caros. En el caso de la «meningitis bacteriana» (MB), los síntomas suelen aparecer al cabo de tres a siete días desde la exposición al patógeno, pero muchos pacientes pueden ser portadores de la bacteria y no padecer la enfermedad. La falta de tratamiento conlleva un riesgo de muerte del 50 % y la efectividad del mismo depende de lo rápido que se administre a partir de la infección.

Según el profesor Morten A. Geday, coordinador del proyecto RAPTADIAG («Rapid Aptamer based diagnostics for bacterial meningitis»), la eficacia del tratamiento es reducida debido a que el diagnóstico precoz sólo es posible mediante el empleo de tecnologías extremadamente caras. Estos métodos son demasiado complejos como para ejecutarse fuera de un entorno hospitalario y considerablemente lentos a la hora de proporcionar un resultado preciso.

En colaboración con socios de Suiza y Dinamarca y financiado con 2,2 millones de euros aportados por la Unión Europea, el profesor Geday se propuso superar estos obstáculos mediante una prueba de diagnóstico rápida, fácil de utilizar y barata contra Neisseria meningitides (meningococo) y Streptococcus pneumonia, responsables del 80 % de las incidencias de la MB. Él y su equipo desarrollaron tres tecnologías revolucionarias, entre las que se encuentran un sensor de resonancia microacústica y otro basado en cristal líquido, y ahora se proponen llevar su proyecto a nuevas cotas.

En esta entrevista, el profesor Geday explica el trabajo realizado por su consorcio desde que echó a andar en 2011. Habla además de ciertos descubrimientos que les hicieron replantearse la orientación del proyecto, desde el planteamiento original de mejora del diagnóstico de la MB a una gama mucho más amplia de bacterias, en contextos tan variados como los patógenos alimentarios o del agua que se introducen en las cadenas de suministro de alimentos, los recursos hídricos e incluso los sistemas de aire acondicionado.

¿Qué innovaciones o novedades aporta esta prueba? ¿Cómo funciona?

Las pruebas de diagnóstico serán más rápidas (minutos en lugar de horas o días) y baratas (euros en lugar de decenas de euros) que las tecnologías ya disponibles. Su función original era la de atender la necesidad clínica de realizar diagnósticos de estas enfermedades de elevada morbilidad y, al mismo tiempo, reducir la posibilidad de realizar diagnósticos erróneos que conduzcan a un abuso de antibióticos.

Para reconocer los microorganismos utilizamos receptores de aptámeros innovadores en lugar de los anticuerpos tradicionales. Los aptámeros son moléculas de ADN/ARN monocatenarias capaces de generar una estructura tridimensional mediante el acoplamiento de sus propias bases de nucleótidos. Esta estructura se elige en función de su elevada afinidad y especificidad hacia el antígeno o el objetivo deseado.

Se están desarrollando tres tecnologías sensoras distintas en paralelo. La primera consiste en la adaptación de la tecnología de biosensor evanescente comercial (Eva-sensor) mediante el empleo de receptores de aptámeros en lugar de anticuerpos. Se están empleando además dos tecnologías experimentales adicionales (desarrolladas en entornos universitarios) con las que desarrollar una prueba rápida con un coste mucho menor, esto es, un sensor de resonancia microacústica y otro basado en cristal líquido. La dificultad de desarrollar estos dos sensores estribaba en demostrar que es posible generar sensores de resonancia microacústica con suficiente sensibilidad y en crear sensores basados en cristal líquido capaces de detectar células aisladas.

¿Cuáles fueron las principales dificultades encontradas y cómo se resolvieron?

El proyecto ha sufrido dos problemas, uno técnico y otro científico. Poco después de su inauguración, uno de los socios principales quebró. De este modo nos encontramos con la imposibilidad de desarrollar las moléculas receptoras clave, esto es, los aptámeros. Uno de los socios salió al quite contratando al personal clave del socio en bancarrota. La gestión de la bancarrota, la redefinición de responsabilidades y los esfuerzos por recuperar el ritmo provocaron un retraso de seis meses en la ejecución del proyecto. No obstante, el enorme logro que supone el desarrollo de los sensores de resonancia microacústica de cristal líquido se debe en gran medida a las decisiones adoptadas en dicho periodo.

El segundo problema científico reside en el desarrollo de los aptámeros específicos de la MB. El progreso del proyecto deja cada vez más claro que la afinidad y la especificidad necesarias con respecto a las dianas ponen al límite las capacidades del consorcio tal y como está compuesto. Lo que aún no está del todo claro es hasta qué punto esto es consecuencia de posibles limitaciones del consorcio o de la tecnología de aptámeros. Para sortear este escollo se pueden utilizar anticuerpos específicos de la MB y aptámeros ya existentes destinados a patógenos alternativos durante las fases de ensayo y validación de las tecnologías desarrolladas.

Eso quiere decir que se alejaron gradualmente de la MB para dedicarse a otros tipos de patógenos. ¿Cuál fue la causa?

La evolución del proyecto dejó claro que, mientras que el desarrollo de un sistema de detección de la MB más barato y rápido podría influir en la detección y el posterior freno a una epidemia de MB en el Tercer Mundo, el impacto clínico en Occidente sería limitado, probablemente.

Al mismo tiempo, nos dimos cuenta de que las tecnologías desarrolladas influyen en gran medida en la detección de patógenos bacterianos en múltiples contextos, sobre todo en el caso de patógenos alimentarios o hídricos localizados en la cadena alimentaria, en las fuentes de agua o en los sistemas de aire acondicionado. Es más, estas tecnologías podrían abrir la puerta a otros medios de detección de patógenos humanos mediante saliva y otros fluidos del organismo.

Por todo ello, se presentaron varias propuestas en la última ronda de financiación del 7PM con la intención de madurar estas tecnologías. Ahora tenemos un proyecto mucho más ambicioso —basado hasta cierto punto en la experiencia obtenida en RAPTADIAG— que está siendo evaluado en el marco de una convocatoria de Horizonte 2020.

¿En qué punto se encuentra en cuanto a su objetivo de generar al menos un producto comercial para el final del proyecto?

El proyecto va por buen camino. El Eva-sensor ya puede adquirirse y Davos Diagnostics ha demostrado que su tecnología es adecuada para detectar patógenos mediante reconocimiento por aptámeros u otros medios. Por otro lado, aún es necesario trabajar más en los sensores tanto de resonancia microacústica como los de cristal líquido. Estas tecnologías precisan de un socio industrial potente. La situación económica por la que atraviesa España hace pensar que es poco probable encontrar financiación para una empresa derivada en la que participen los científicos del proyecto y, por tanto, será necesario traspasar la tecnología a una entidad ya existente. Colaboraremos con la oficina de transferencia tecnológica de la Universidad Politécnica de Madrid para a buscar socios posibles a corto plazo.

¿Diría que los resultados del proyecto han cumplido con las expectativas?

El proyecto, cuya fecha prevista de finalización era junio de 2015, ha logrado muchos de sus objetivos. Hemos demostrado la viabilidad de usar aptámeros como moléculas receptoras de patógenos bacterianos en el Eva-sensor y su rapidez y facilidad para detectar patógenos (hay varias patentes en tramitación). Las tecnologías de biosensor de resonancia microacústica están alcanzando la sensibilidad necesaria para poder detectar la unión de un único microorganismo, lo que representa el límite de detección definitivo. Por otro lado, el sensor de cristal líquido está dejando la puerta abierta al desarrollo de un método de detección extremadamente sencillo y barato basado en medios de inspección visual (sin necesidad de instrumentos adicionales) o inspección optoelectrónica sencilla con lectores en miniatura, e incluso a partir de la cámara de un teléfono móvil. Los resonadores microacústicos ya se han difundido en varias revistas arbitradas y se ha solicitado una patente que proteja la tecnología sensora basada en cristal líquido.

Por tanto, desde el punto de vista del desarrollo tecnológico del biosensor, el proyecto ha superado con creces las expectativas, incluso las de sus propios socios.

¿Cuándo cree que pacientes y profesionales sanitarios podrán empezar a obtener beneficios de sus descubrimientos?

Los beneficios para la sociedad dependerán en gran medida del conservadurismo del sector médico. Será enormemente difícil que Eva-sensor repercuta en la sociedad en menos de dos años, pese a ser un dispositivo ya finalizado. Y eso a pesar de que Davos Diagnostics ha recibido una certificación ISO durante el proyecto, hasta cierto punto gracias a él. A más largo plazo (entre tres y cinco años) confiamos en que Eva-sensor se generalice en entornos hospitalarios aportando un método más rápido y sencillo de detección de multitud de patógenos y otras dianas biológicas. El futuro de los sensores de resonancia microacústica y de cristal líquido dependerá completamente de los socios industriales que el consorcio sea capaz de atraer.

Para más información, consulte:

RAPTADIAG
http://www.raptadiag.eu/