El nuevo ensayo de micro-fluidos DLD de 15 minutos podría evaluar la gravedad de la respuesta inmune a la infección por COVID-19

Un ensayo nuevo de desplazamiento lateral determinista (DLD) puede evaluar rápidamente la respuesta inflamatoria del huésped, permitiéndoles a los pacientes, como aquellos con infección COVID-19, que muestran respuesta inmune híper-agresiva, peligrosa para la vida, ser identificados y tratados rápidamente, lo que podría hacer la diferencia entre la vida y la muerte.

Investigadores de la Alianza para Investigación y Tecnología Singapur-MIT (SMART; Singapur) han desarrollado el nuevo ensayo del perfil inmune sin etiqueta, que perfila la respuesta inmune, rápidamente cambiante en caso de infección, en una desviación de los métodos existentes que se enfocan en detectar los patógenos en sí mismos, los cuales a menudo pueden estar en niveles bajos dentro del huésped. Esta tecnología novedosa, presenta una serie de ventajas sobre los métodos actuales, ya que es mucho más rápida, más sensible y precisa.

En muchos casos, el principal culpable detrás de la manifestación de la enfermedad, severidad de la infección, y mortalidad del paciente es una respuesta inmune del huésped demasiado agresiva. Esta se ha atribuido al fenómeno, ahora bien estudiado, de tormenta de citoquinas, que precipita la liberación rápida de células inmunes y moléculas inflamatorias y son provocadas por una respuesta inmune híper-agresiva del huésped. Por ejemplo, casos de infección severa de COVID-19 con frecuencia resultan en muerte por sepsis y una respuesta inmune mal regulada, mientras que los métodos actuales de estratificación del riesgo basados en la edad y la comorbilidad siguen siendo un desafío importante y pueden ser inexactos. Además, las pruebas actuales de COVID-19 no pronostican la severidad de la respuesta inmune y pueden así llevar a un empleo ineficiente de los recursos en los ambientes de atención en salud.

En casos de infección aguda, el estado de la respuesta inmune de un paciente puede a menudo ser volátil y puede cambiar en cuestión de minutos. Por lo tanto, hay una necesidad imperiosa de ensayos que puedan informar de manera rápida y precisa el estado del sistema inmune. Esto es particularmente vital en la clasificación inicial entre los pacientes con infección aguda y la predicción del deterioro posterior de la enfermedad. A su vez, esto le permitirá mejor al personal médico hacer evaluaciones iniciales más precisas y brindar la respuesta médica adecuada. Esto puede garantizar una intervención oportuna en el servicio de urgencias (SU) y prevenir la admisión a la unidad de cuidados intensivos (UCI).

El ensayo nuevo desarrollado por los investigadores de SMART se enfoca en perfilar la respuesta inflamatoria del huésped que cambia rápidamente, que en un estado híper-agresivo, puede llevar a la sepsis y la muerte. Se desarrolló un ensayo de perfil inmune, libre de marca, de 15 minutos, de 20 µl de sangre no procesada, usando pilares no convencionales, en forma de L y L inversa, de tecnología de microfluidos DLD, que funciona como un ensayo sensible y cuantitativo de las firmas biofísicas de las células inmunes en relación con los niveles de activación en tiempo real de los leucocitos. A medida que los leucocitos son activados por varios desencadenantes internos o externos, el ensayo puede medir sensiblemente la extensión y la dirección de esos cambios, lo que a su vez refleja el estado de la respuesta inmune de un paciente. Como tal, el ensayo nuevo desarrollado por los investigadores de SMART es capaz de avaluar rápida y eficazmente los estados de la respuesta inmune de los pacientes perfilando el tamaño de la célula inmune, la deformabilidad, distribución y conteo de células.

Significativamente, el ensayo nuevo proporciona ventajas considerables sobre los métodos existentes de perfilamiento del sistema inmune y su actividad. Estas incluyen medir la expresión génica de los leucocitos, marcadores bioquímicos de superficie celular, y perfil de citoquinas del suero sanguíneo. En particular, esos métodos actuales requieren dilución de la muestra o pasos de pre-procesamiento, como también mucha mano de obra, equipo costoso y procedimientos de marcación de anticuerpos. Como resultado, estos métodos generalmente necesitan unas pocas horas, como mínimo, para entregar resultados. Este es un punto doloroso y un inconveniente clave en la clasificación y en el departamento de emergencias, donde los médicos necesitan hacer evaluaciones clínicas precisas tan temprano como sea posible. La naturaleza ardua y laboriosa de esos métodos actuales limita su utilidad clínica para la clasificación rápida e impide su implementación más amplia en el departamento de emergencias o la UCI.

Al contrario, como este ensayo nuevo SMART toma solo 15 minutos, usa solo 20 µl de sangre total, y solo requiere velocidades de fotogramas de captura de video de hasta 150 fps, hay un potencial considerable para que la tecnología sea desarrollada en una unidad portátil que pueda realizar ensayos preservadores de sangre en el punto de atención lo que podría mejorar de manera significativa el diagnóstico y la diferenciación de los pacientes en el servicio de urgencias y otros ambientes de cuidado primario o crítico. Esta aplicación les permitirá a los médicos identificar rápidamente a los pacientes en riesgo y tomar acción inmediata para mitigar o prevenir la disfunción orgánica y otros efectos adversos de una respuesta inmune híper-agresiva.

“Nuestro nuevo ensayo DLD ayudará a manejar una necesidad insatisfecha en el departamento de urgencias y la UCI reduciendo de manera significativa el tiempo de espera de resultados precisos del ensayo del paciente”, dijo el autor principal Dr. Kerwin Kwek. “Esto podría llevar a toma de decisiones más eficaces y a tratamiento más apropiado y oportuno, los cuales son críticos para salvar vidas. De manera más general, esta tecnología novedosa proporciona conocimientos nuevos de la ingeniería de microfluidos de precisión y la investigación clínica”.

“A raíz de las lecciones aprendidas en las salas de urgencias en los hospitales en el mundo especialmente durante la pandemia de COVID-19, donde los profesionales médicos se han enfrentado con tomas de decisiones difíciles y en momentos de vida o muerte en la clasificación de los pacientes, esta tecnología nueva representa un enorme descubrimiento, emocionante y significativo”, añadió el profesor Jongyoon Han. “Reduciendo el tiempo tomado por los resultados de los ensayos de horas a cuestión de minutos, el ensayo nuevo de SMART CAMP podría ayudar a salvar vidas a medida que continúa el combate del flagelo de los patógenos y las enfermedades infecciosas. El ensayo también tiene aplicaciones más amplias, brindándoles a los médicos una herramienta nueva y más efectiva en la sala de urgencias y la UCI”.

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Alianza para Investigación y Tecnología Singapur-MIT