Tecnología de captura rápida de patógenos podría acelerar diagnóstico de infecciones del torrente sanguíneo y sepsis

Las infecciones del torrente sanguíneo (ITS) con varios patógenos microbianos pueden escalar rápidamente a una sepsis potencialmente mortal cuando el cuerpo se ve abrumado por los invasores que se multiplican y apaga las funciones de sus órganos. Para evitar que las ITS progresen a una sepsis completa, las especies bacterianas o fúngicas que causan la infección deben identificarse lo más rápido posible. Solo entonces se pueden aplicar a tiempo tratamientos antibacterianos o antifúngicos adaptados a los patógenos. El método convencional utilizado en los laboratorios clínicos para identificar las especies patógenas causales es largo y laborioso, y requiere dos pasos de cultivo que consumen mucho tiempo y tardan al menos de 1 a 3 días en completarse. 

Ahora, un equipo colaborativo dirigido por investigadores del Instituto de Salud Infantil Great Ormond Street de UCL (GOSH, Londres, Reino Unido), el Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en la Universidad de Harvard (Boston, MA, EUA) y BOA Biomedical (Cambridge, Reino Unido) ha rediseñado el proceso de identificación de patógenos microbianos en muestras de sangre de pacientes pediátricos con sepsis utilizando la tecnología de captura de patógenos de amplio espectro FcMBL del Instituto Wyss. El avance permite la detección precisa de patógenos con una combinación de sensibilidad y velocidad sin precedentes, y podría mejorar significativamente los resultados clínicos para pacientes pediátricos y mayores con ITS y sepsis. En el proceso de identificación de patógenos que se lleva a cabo actualmente en entornos clínicos, en primer lugar, se añaden muestras de sangre a botellas que contienen medios líquidos en los que los microbios infecciosos, si están presentes, se amplifican hasta una determinada densidad. Luego, los microbios amplificados se cultivan en medios sólidos como colonias aisladas cuyas células constituyentes eventualmente se pueden identificar con un método analítico altamente sensible, pero rápido y relativamente económico, conocido como espectrometría de masas (MS) MALDI-TOF.

FcMBL es el componente clave de una tecnología de captura de patógenos de amplio espectro. Consiste en una proteína inmune humana modificada genéticamente llamada lectina de unión a manosa (MBL) que se fusiona con el fragmento Fc de una molécula de anticuerpo para producir la proteína FcMBL resultante. En esta configuración, la porción MBL de FcMBL puede capturar más de 100 especies microbianas diferentes con alta eficiencia, incluidos prácticamente todos los patógenos bacterianos y fúngicos que causan sepsis. La porción Fc de FcMBL se puede utilizar para acoplarla a perlas magnéticas, lo que permite que los patógenos capturados se extraigan rápidamente de las muestras de los pacientes y de los hemocultivos líquidos.

En las primeras etapas del proyecto, el equipo de Wyss proporcionó FcMBL purificado acoplado con perlas al equipo de GOSH, que tenía acceso a muestras de sangre de pacientes pediátricos en el hospital. En etapas posteriores, la empresa de sepsis y enfermedades infecciosas BOA Biomedical, cofundada para comercializar la tecnología FcMBL del Instituto Wyss, proporcionó el reactivo FcMBL y la experiencia crítica para el proyecto. Mientras tanto, BOA Biomedical desarrolló las capacidades de fabricación para FcMBL que la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) de los EUA y otras agencias federales de salud requieren para producir productos terapéuticos y de diagnóstico.

Además de utilizar el cultivo de sangre de dos pasos estándar de oro en combinación con la identificación de patógenos MALDI-TOF MS, el equipo también incluyó el kit MBT Sepsityper de Bruker Corporation (Billerica, MA, EUA) como comparación. Lanzado al mercado en 2021, el MBT Sepsityper esencialmente elimina el segundo paso de cultivo microbiano que requiere mucho tiempo al lisar las células microbianas del cultivo líquido y hacer girar los fragmentos en una centrífuga antes de analizarlos mediante espectrometría de masas MALDI-TOF. Aunque acelera el proceso de diagnóstico general, el método MBT Sepsityper produce tasas de detección microbiana más bajas que las obtenidas con el método de cultivo convencional, lo que significa que aún puede no identificar el patógeno que causa la infección en una fracción significativa de las muestras de sangre.

“La sepsis es la principal causa de muerte en los hospitales, y el inicio rápido del antibiótico correcto salva vidas. Utilizando el trabajo desarrollado originalmente en el Instituto Wyss, la revolucionaria tecnología FcMBL de BOA Biomedical ayuda a identificar de forma rápida y precisa el patógeno que causa la sepsis, marcando el comienzo de una nueva era de terapia antimicrobiana dirigida para ayudar a pacientes individuales y frenar el problema de resistencia antimicrobiana mortal de la sociedad”, afirmó Mike McCurdy, MD, director médico de BOA Biomedical.

“Nuestro método FcMBL ha abierto la oportunidad de identificar organismos patógenos para guiar el tratamiento de 24 a 48 horas antes de lo que sería posible utilizando técnicas de cultivo estándar. También nos ha permitido utilizar esta identificación para hacer que cualquier cultivo en curso para la sensibilidad a los antibióticos se adapte mejor a las necesidades del paciente. Este método no está vinculado a una plataforma o fabricante específico y, por lo tanto, vemos un claro potencial para que se convierta en un nuevo paso de procesamiento estándar para la detección clínica de patógenos”, dijo el autor principal, Cloutman-Green, Ph.D., científico clínico consultor y médico de control de infecciones en GOSH.

“Al adaptar continuamente la poderosa tecnología de captura de patógenos FcMBL a las necesidades de diagnóstico apremiantes e insatisfechas, como el diagnóstico rápido de sepsis en pacientes pediátricos, esperamos alterar profundamente las perspectivas frecuentemente sombrías de los pacientes de todas las edades”, dijo el Director Fundador Donald Ingber, MD, PhD. en el Instituto Wyss de Harvard. “Nuestro objetivo final es poder identificar patógenos de forma precisa e incluso más rápida directamente en pequeñas muestras de sangre sin necesidad de cultivos microbianos adicionales”.

Enlaces relacionados:
UCL GOSH
Instituto Wyss
BOA Biomedical
Bruker Corporation