Sensores bacterianos luminosos podrían mejorar la detección de enfermedades intestinales

El diagnóstico de las enfermedades gastrointestinales suele basarse en procedimientos invasivos como la endoscopia, que solo ofrecen una instantánea puntual del estado de salud intestinal. Estos métodos dificultan el seguimiento de la progresión de la enfermedad a lo largo del tiempo o la detección de cambios biológicos sutiles antes de que aparezcan los síntomas.

Dado que el entorno intestinal puede modificarse mucho antes de que se manifiesten signos clínicos, la detección temprana sigue siendo un gran desafío. Un nuevo enfoque demuestra ahora que las propias bacterias intestinales vivas pueden actuar como sensores continuos y no invasivos de la salud intestinal, al emitir señales cuando está presente estrés relacionado con la enfermedad.

Investigadores de la Universidad de Columbia Británica (Vancouver, Canadá) han modificado genéticamente bacterias intestinales beneficiosas de forma natural para que funcionen como biosensores capaces de responder a cambios relacionados con enfermedades dentro del intestino. El equipo se centró en Bacteroides thetaiotaomicron, un microbio nativo del intestino que es fácil de modificar genéticamente y está bien adaptado a la supervivencia a largo plazo en el intestino humano. Dado que estas bacterias detectan y responden de manera natural a su entorno, ofrecen una plataforma estable para la monitorización continua.

Los investigadores identificaron genes bacterianos que se activan durante alteraciones intestinales comúnmente asociadas con afecciones como la enfermedad celíaca y la enfermedad inflamatoria intestinal. Una alteración importante es el estrés osmótico, que ocurre cuando las moléculas no digeridas se acumulan en el intestino y absorben agua, lo que puede causar inflamación y diarrea. En lugar de modificar las bacterias para que brillen más bajo estrés, el equipo revirtió el sistema para que brillen intensamente en condiciones saludables y se atenúen cuando aumenta el estrés.

Las bacterias biosensoras se probaron en ratones, en los que la salud intestinal se monitorizó mediante el análisis de muestras de heces en lugar de realizar procedimientos invasivos. Los investigadores midieron la intensidad de la fluorescencia de células bacterianas individuales para determinar los niveles de estrés en el entorno intestinal. El estudio, publicado en la revista científica Cell , demostró que el sistema podía rastrear de forma fiable los cambios a lo largo del tiempo sin afectar al intestino ni al microbioma circundante.

Los biosensores detectaron con precisión el estrés osmótico en el intestino, incluidos cambios sutiles que aún no provocaban síntomas visibles como diarrea. La señal fluorescente se mantuvo estable y sensible durante varias semanas, lo que demuestra que el sistema puede respaldar la monitorización a largo plazo. Estos resultados sugieren que el enfoque podría identificar cambios tempranos relacionados con la enfermedad antes de que los pacientes experimenten malestar o deterioro clínico.

Esta tecnología podría permitir un diagnóstico más temprano y un mejor seguimiento de las enfermedades gastrointestinales mediante un simple análisis de heces. Más allá del estrés osmótico, los biosensores pueden adaptarse para detectar otras condiciones intestinales, como cambios en los niveles de oxígeno, la temperatura o el pH.

En el futuro, los investigadores buscan desarrollar sensores bacterianos de múltiples señales y explorar sistemas vivos que no solo detecten la enfermedad, sino que también administren tratamientos cuando se produzcan cambios biológicos específicos.

“Nuestro biosensor reportó con precisión el estrés intestinal sutil incluso antes de la aparición de síntomas clínicos, y se mantuvo estable durante semanas”, afirmó la Dra. Carolina Tropini, profesora adjunta y autora principal del estudio. “Esto abre la puerta a la monitorización personalizada y a largo plazo de la salud intestinal y a la intervención temprana antes de que la enfermedad progrese”.

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UBC