Un nuevo método podría reducir el tiempo de diagnóstico de la sepsis de días a horas

Una infección en el torrente sanguíneo puede convertirse rápidamente en una emergencia médica. Identificar qué bacteria la está provocando y conocer qué antibiótico puede combatirla resulta fundamental, pero los procedimientos actuales pueden necesitar varios días para ofrecer una respuesta completa. Hasta ahora. Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State) ha desarrollado un método que pretende reducir este proceso a apenas siete horas.

La nueva tecnología, denominada STREAM, combina el cultivo acelerado de las bacterias presentes en la sangre con técnicas de análisis molecular, imágenes microscópicas y algoritmos informáticos. Los resultados del trabajo han sido publicados en la revista ‘Science Advances’.

“Estamos desarrollando una plataforma de diagnóstico integral que permite a los médicos identificar rápidamente tanto la bacteria específica que causa la infección como el antibiótico ideal para tratarla, antes de que se desarrolle la sepsis”, explica Pak Kin Wong, autor principal del estudio y profesor de ingeniería biomédica e ingeniería mecánica.

Las infecciones del torrente sanguíneo son responsables de alrededor del 40% de los casos de sepsis que requieren hospitalización. Uno de los grandes problemas para su diagnóstico es que cantidades muy pequeñas de microorganismos pueden provocar una infección grave, mientras que la propia complejidad de la sangre dificulta su detección.

“Los médicos no solo deben detectar la presencia de bacterias, sino también identificar los patógenos específicos y el mejor antibiótico para el tratamiento”, señala Wong, quien recuerda que las consecuencias de obtener un falso positivo o un falso negativo pueden ser graves porque “cada hora cuenta al tratar una infección del torrente sanguíneo”.

El investigador señala que el diagnóstico exige analizar diferentes posibilidades. “Esto no es como una prueba de COVID, donde se verifica la presencia de un virus específico. Muchas bacterias diferentes pueden causar sepsis y pueden responder de manera distinta al tratamiento”, explica.

Los procedimientos convencionales requieren cultivar una muestra de sangre para conseguir que las bacterias presentes se multipliquen hasta alcanzar niveles que permitan detectarlas. Este proceso puede prolongarse durante varios días. Una vez confirmado el crecimiento bacteriano, todavía es necesario identificar el microorganismo responsable, lo que puede añadir uno o dos días al diagnóstico.

Aunque ya existen sistemas comerciales que permiten acelerar algunas partes del proceso, los investigadores señalan que reducir los tiempos puede implicar obtener información menos completa o perder sensibilidad.

El equipo de Penn State buscó una alternativa que permitiera ganar velocidad sin renunciar a la información necesaria para orientar el tratamiento. Así, la principal diferencia de STREAM está en la forma de abordar el cultivo bacteriano. Las muestras de sangre se mezclan con un medio especializado que favorece el crecimiento rápido de las bacterias y, al mismo tiempo, permite separarlas de las células sanguíneas.

En lugar de esperar a que todo el cultivo haya finalizado para analizarlo, los investigadores extraen pequeñas muestras en diferentes momentos. “En lugar de tomar una muestra en un momento determinado una vez finalizado el cultivo, recogemos muestras en distintos momentos a lo largo de todo el proceso”, explica Wong.

Posteriormente, se utiliza una técnica de codificación molecular que permite detectar pequeños fragmentos de información genética de las bacterias aisladas e identificar las especies presentes.

A ello se suman técnicas de análisis de células individuales mediante imágenes microscópicas. Los algoritmos desarrollados por los investigadores procesan estas imágenes y eliminan elementos visuales que pueden dificultar su interpretación.

Una de las características relevantes del sistema es que no se limita a identificar el microorganismo. Los análisis también permiten estimar a qué antibióticos puede ser susceptible la bacteria y detectar posibles resistencias. Esta información podría resultar especialmente útil para orientar antes el tratamiento y reducir el uso inadecuado de antibióticos, una cuestión relevante ante el avance de las resistencias antimicrobianas.

Para comprobar el funcionamiento de STREAM, los investigadores analizaron alrededor de 100 muestras positivas de infecciones del torrente sanguíneo procedentes de pacientes y almacenadas en el laboratorio de microbiología clínica del Penn State Hershey Medical Center.

El trabajo plantea así la posibilidad de acortar considerablemente los tiempos de diagnóstico de las infecciones sanguíneas. Sin embargo, el desarrollo se encuentra todavía en fase de investigación, por lo que será necesario seguir evaluando su funcionamiento antes de determinar su posible incorporación a la práctica clínica.