Dispositivo portátil analiza detección genética de patógenos

Se ha desarrollado y adaptado un dispositivo diagnóstico manual para diagnosticar rápidamente la tuberculosis (TB) y otras bacterias infecciosas importantes.

El dispositivo portátil combina la tecnología de microfluidos con la resonancia magnética nuclear (RMN) para el diagnóstico de estas enfermedades transmisibles, y también determinar la presencia de cepas bacterianas resistentes a los antibióticos.

El dispositivo fue desarrollado por científicos del Hospital General de Massachusetts (Boston, MA, EUA) y combina una plataforma para la detección de ácidos nucleicos basada en una estrategia de códigos de barras magnéticos. Los genes de las micobacterias son amplificados mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y capturados con base en secuencias específicas en microesferas, marcados con nanosondas magnéticas y detectados por resonancia magnética nuclear.

Las pruebas del dispositivo en muestras de pacientes con tuberculosis conocida y de controles sanos identificó todas las muestras positivas, sin falsos positivos, en menos de tres horas. Los procedimientos diagnósticos existentes pueden tardar semanas en dar resultados y pueden pasar por alto hasta un 40% de los pacientes infectados. Los resultados fueron aún más fuertes para los pacientes infectados con la tuberculosis y el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), probablemente debido a que la infección con ambos patógenos conduce a altos niveles de las bacterias de la tuberculosis y las sondas especializadas de ácidos nucleicos desarrolladas por el equipo fueron capaces de diferenciar las cepas bacterianas resistentes al tratamiento.

El sistema detecta el ADN de la bacteria Mycobacterium tuberculosis en pequeñas muestras de esputo. Después de la extracción del ADN de la muestra, cualquiera de la secuencias diana que están presentes, se amplifican utilizando un procedimiento estándar, y luego son capturadas por perlas de polímero que contienen secuencias complementarias de ácido nucleico, y se marcan con nanopartículas magnéticas con secuencias que se unen a otras porciones del ADN diana. La bobina en miniatura de RMN incorporada en el dispositivo, que es de aproximadamente del tamaño de un portaobjetos de laboratorio estándar, detecta cualquier ADN de la TB bacteriana presente en la muestra.

Los investigadores también desarrollaron tanto una sonda universal de ácido nucleico que detecta un ácido ribonucleico ribosomal (rARN), una región común a muchas especies bacterianas y un conjunto de sondas para secuencias diana específicas de 13 patógenos clínicamente importantes, incluyendo Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli y el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM). El dispositivo fue lo suficientemente sensible para detectar apenas una o dos bacterias en una muestra de 10 ml de sangre y para calcular con exactitud la carga bacteriana. Cuando se ensayó el sistema en muestras de sangre de pacientes con infecciones conocidas, el ensayo identificó con exactitud las especies particulares de bacterias en menos de dos horas y también detectó dos especies que no habían sido identificadas con las técnicas de cultivo estándar.

Ralph Weissleder, MD, PhD, autor co-principal del estudio dijo: “Las interacciones magnéticas sobre las que se basan la detección de los patógenos son muy fiables, independientemente de la calidad de la muestra, lo que significa que una purificación extensa, algo que sería difícil en entornos de recursos limitados, no es necesaria. La capacidad de diagnosticar la TB en cuestión de horas podría permitir la realización de las pruebas y las decisiones de tratamiento en la misma consulta en la clínica, que puede ser crucial para controlar la propagación de la tuberculosis en los países en desarrollo”. El estudio fue publicado el 23 de abril de 2013, en la revista Nature Communications.

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Massachusetts General Hospital