COVID-19: Desarrollo de métodos de diagnóstico rápidos, fiables y de bajo coste

- Los avances en espectrofotometría y la inteligencia artificial permitirían, a día de hoy, el desarrollo de métodos espectroscópicos de diagnóstico inmediato

- La investigación coordinada multidisciplinar en este campo podría proporcionar la herramienta que necesita la salud pública para controlar la pandemia.

 

Myriam Catalá Rodríguez. Profesora Titular de Universidad, Área de Biología Celular, Especialista en Ecotoxicología y Sanidad Ambiental, Universidad Rey Juan Carlos

 

En los últimos meses hemos oído repetidamente que, hasta que no haya una vacuna, la única manera de controlar la expansión de la COVID-19 es “test, test y más test”.

Pero los test fiables de PCR tardan días, y los test rápidos son relativamente caros y, en muchos casos, imprecisos. Sin olvidar que los productores, externos al sistema sanitario, tienden a “exagerar” sus bondades. ¿Tenemos otras opciones de diagnóstico?

Del diagnóstico clínico al diagnóstico microbiológico

El diagnóstico médico clásico, tan antiguo como la medicina, consiste en la recopilación de signos clínicos (anamnesis) que permitan identificar la enfermedad que aqueja al paciente para curarla o, al menos, paliarla.

Se trata de una técnica médica compleja que evalúa síntomas, principalmente anatómicos y fisiológicos, reportados por el paciente u observados en la consulta. Un diagnóstico adecuado es crítico para la curación, ya que el tratamiento que cura una enfermedad puede ser letal para otra. También es espinoso, ya que muchas enfermedades cursan con síntomas parecidos. Los aficionados a series televisivas como House lo saben muy bien.

Para las enfermedades infecciosas, la Microbiología se convirtió en el siglo XVIII en la gran aliada de la Medicina. La identificación del patógeno permitió hacer un diagnóstico certero y precoz, facilitando la elección del tratamiento.

Del cultivo celular a la genética

Hasta el desarrollo de las tecnologías de los ácidos nucleicos (ADN y ARN), era necesario cultivar los patógenos en el laboratorio, lo cual suele requerir varios días. Con los virus, como el SARS-CoV-2, es aún más complejo ya que necesitan de células auxiliares en las que el virus se multiplique.

Incluso el potente diagnóstico genético tiene su aquel, pues los virus se esconden dentro de nuestras propias células. Las cantidades de material vírico que quedan accesibles para el diagnóstico son minúsculas. Por suerte, la invención de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), gracias a una enzima de microorganismos naturales rarísimos, nos permite hacer miles de copias del virus para desenmascararlo.

Esta técnica es relativamente rápida porque es automatizable, pero no es inmediata. Los técnicos especializados, contando con sofisticados robots, sólo pueden analizar unos cientos de muestras cada día. Si hacemos vida social normal, la pandemia de COVID-19 se contagia más rápido que eso.

Además, se ha puesto de manifiesto en el punto álgido de la pandemia de COVID-19 que el diagnóstico por PCR daba un alto número de “falsos negativos”, ya que sólo indica si hay SARS-CoV-2 en una muestra nasofaríngea concreta, no si el paciente está enfermo. No hay que obviar que el virus va escondiéndose en diferentes partes del organismo según avanza la enfermedad: entra por la nariz y baja hacia los pulmones y otros órganos internos “escondiéndose”. En estos casos el diagnóstico clínico de los especialistas se ha basado en otros signos, como alteraciones radiológicas pulmonares, para dar el tratamiento adecuado.

Aparte de la microbiológica, ¿existen otras técnicas de diagnóstico?

Las células reaccionan ante la enfermedad, y el metabolismo de un tejido atacado emite cientos de señales químicas con funciones variadas: desde dar el grito de alarma al sistema inmune, hasta la secreción de radicales libres destructores de patógenos. Por eso la Bioquímica es otra fiel aliada del diagnóstico médico.

Todos estamos habituados a las analíticas de sangre donde aparecen una serie de parámetros denominados biomarcadores. ¿Qué “marcan” estos biomarcadores? Muchos de ellos simplemente son un signo de que “todo va bien” o, si están alterados, de que “algo va mal”. Suelen ser bastante inespecíficos tomados de uno en uno, salvo contadas excepciones, como los anticuerpos proteicos analizados en los test rápidos. En la COVID-19 informan sobre si se ha estado expuesto a la enfermedad y si podríamos ser inmunes a un nuevo ataque.

Sin embargo, los biomarcadores tomados de manera conjunta dan una información interesante. No sólo sobre la etiología (causa) de la enfermedad, sino también sobre su gravedad, algo que escapa al diagnóstico microbiológico. El desarrollo de la bioinformática ha permitido manejar simultáneamente un número de biomarcadores desconocido hasta la fecha, posibilitando el desarrollo la genómica, la transcriptómica, la proteómica y la metabolómica.

¿Podrían aplicarse las “ómicas” al diagnóstico rápido y precoz de la COVID-19?

De las cuatro “ómicas”, son la proteómica y la metabolómica las que potencialmente proporcionan una imagen diagnóstica más realista de una enfermedad, si bien la genómica y la transcriptómica son útiles en la elaboración de un pronóstico de evolución.

El análisis masivo de proteínas, por ejemplo en microchips, permitiría hacer un diagnóstico preciso y rápido. Sin embargo, su desarrollo requiere una investigación muy costosa y larga. Su fabricación y precio sería probablemente inviable para la aplicación urgente y masiva a la pandemia.

¿Y qué pasa con la metabolómica? Existen millares de productos de sintetizados por las rutas metabólicas celulares, desde pequeñas moléculas como el NO o el CO, hasta gigantescas como los mucopolisacáridos. La metabolómica tiene la ambición de obtener un retrato exhaustivo de la producción química celular que refleje fielmente su estado. Al fin y al cabo, todos los síntomas de una enfermedad tienen su origen en la alteración de la fisiología celular.

La química analítica ofrece multitud de técnicas aplicables al estudio de la metabolómica. Las más interesantes para su aplicación masiva son aquellas rápidas y de bajo coste. Concretamente, las técnicas espectroscópicas han recibido bastante atención ya que se pueden aplicar directamente sobre la muestra sin alterarla.

Espectroscopía y coronavirus

Ya en el colegio aprendimos que cada sustancia absorbe o refleja la luz de una manera determinada generando un patrón de color, denominado técnicamente espectro. Nuestros ojos son capaces de detectar espectros del rango visible, pero también aprendimos que otros animales son capaces de detectar luz ultravioleta o la infrarroja. Son muchas sus aplicaciones a la medicina, como los oxímetros o los termómetros de infrarrojos.

Recientemente se ha avanzado mucho en el diagnóstico de virus como el del Zika en mosquitos con estas técnicas. En concreto, la espectroscopía de infrarrojos combinada con la informática es una prometedora herramienta para la identificación de infecciones víricas como dengue, chikungunya, zika, poliovirus, HIV y gripe en humanos.

Por lo tanto, no es ciencia-ficción: los avances en espectrofotometría y la inteligencia artificial permitirían, a día de hoy, el desarrollo de métodos espectroscópicos de diagnóstico inmediato, incluso aplicando el inocuo sensor de infrarrojos sobre la piel. La investigación coordinada multidisciplinar en este campo podría proporcionar la herramienta que necesita la salud pública para controlar la pandemia.

 

Myriam Catalá Rodríguez recibe fondos de MINECO (CGL2016-79158-P) y Generalitat Valènciana (Proyecto de excelencia PROMETEO/2017/039 2017-2021).

https://theconversation.com/covid-19-desarrollo-de-metodos-de-diagnostico-rapidos-fiables-y-de-bajo-coste-138474

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