Un diagnóstico de sepsis en 7 horas: la nueva estrategia para adelantarse a una enfermedad mortal

La sepsis es una de las emergencias médicas más graves. Se produce cuando la respuesta del organismo frente a una infección se descontrola y comienza a provocar daños en sus propios tejidos y órganos. Puede evolucionar rápidamente hacia un fallo multiorgánico, un shock séptico y la muerte. En Estados Unidos afecta a más de 1,5 millones de personas cada año y se estima que puede llegar a ser mortal en apenas unas horas desde su aparición.

En este contexto, saber qué bacteria está provocando la infección y qué antibiótico puede combatirla cuanto antes puede resultar decisivo. El problema es que los métodos microbiológicos convencionales necesitan habitualmente entre dos y siete días para identificar de forma definitiva las bacterias responsables de una infección en la sangre. El paciente, sin embargo, no dispone de ese tiempo.

Ahora, un equipo de investigadores dirigido por el ingeniero biomédico y mecánico Pak Kin Wong, de la Universidad Estatal de Pensilvania, ha desarrollado un nuevo procedimiento que pretende acortar ese intervalo de días a apenas unas horas. El trabajo, publicado el 26 de agosto en Science Advances, utiliza un sistema que acelera el crecimiento de las bacterias presentes en una muestra de sangre y las analiza en diferentes momentos mediante técnicas avanzadas.

¿Por qué es tan importante ganar tiempo?

En el caso de una infección del torrente sanguíneo, es fundamental encontrar y neutralizar la causa lo antes posible, antes de que desencadene una respuesta séptica del organismo, ha explicado Wong. «Los médicos no sólo deben detectar la presencia de bacterias, sino también identificar los patógenos específicos y el mejor antibiótico para el tratamiento. Las graves consecuencias de un falso positivo o negativo complican aún más la situación, ya que cada hora cuenta al tratar una infección del torrente sanguíneo», ha afirmado Wong.

«Esto no es como una prueba de covid, donde se verifica la presencia de un virus específico en el organismo del paciente. Muchas bacterias diferentes pueden causar sepsis y pueden responder de manera distinta al tratamiento. Por lo tanto, el análisis debe ser exhaustivo para garantizar que se prescriba el mejor tratamiento», ha destacado el investigador.

Las infecciones del torrente sanguíneo son responsables de alrededor del 40 por ciento de los casos de sepsis que requieren hospitalización. La compleja composición biológica de la sangre y la baja cantidad de patógenos necesaria para desencadenar una sepsis dificultan y ralentizan la identificación de la causa de una infección sanguínea.

Para identificar las bacterias responsables, las prácticas actuales requieren realizar un cultivo bacteriano: las muestras de sangre se enriquecen durante varios días para que las bacterias presentes alcancen niveles detectables. Posteriormente, los técnicos analizan las muestras para identificar las bacterias concretas, un proceso que añade uno o dos días más al diagnóstico.

Resultados menos completos

Agilizar el diagnóstico de las infecciones del torrente sanguíneo no es una idea nueva, y actualmente existen varios productos comerciales que permiten analizar la sangre sin necesidad de realizar un cultivo. Sin embargo, según Wong, para reducir el tiempo de diagnóstico, estos productos ofrecen resultados menos completos y sensibles.

Para acelerar el diagnóstico sin sacrificar precisión, el equipo tuvo que replantear el proceso de cultivo. Tradicionalmente, el crecimiento bacteriano en una muestra de sangre cultivada se mide a través del dióxido de carbono liberado por las bacterias. Cuando el aumento de los niveles de dióxido de carbono confirma la presencia de patógenos, las bacterias se separan de la muestra de sangre y se analizan.

Nuevo método

El nuevo método del equipo, denominado STREAM, acelera este proceso al favorecer un crecimiento bacteriano rápido mientras, de forma simultánea, aísla y analiza los patógenos. Para ello, las muestras de sangre se mezclan con un medio de cultivo especializado que separa las células sanguíneas de las bacterias presentes en la muestra durante el cultivo.

El análisis molecular, un proceso conocido formalmente como codificación molecular (barcoding), permite al equipo detectar pequeños fragmentos de información genética procedentes de las bacterias aisladas. A partir de estas pequeñas muestras, recogidas de forma intermitente durante el cultivo, los investigadores pueden identificar las especies bacterianas concretas presentes.

«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. Este enfoque permite mantener una detección bacteriana sólida al tiempo que reduce al mínimo el tiempo necesario para obtener los resultados», ha explicado Wong.

Diagnóstico en 7 horas

Estas muestras de menor tamaño se someten posteriormente a una serie de nuevas técnicas basadas en el análisis de células individuales, que permiten estudiar las bacterias mediante imágenes microscópicas.

Los investigadores utilizan después algoritmos informáticos desarrollados por el propio equipo para eliminar elementos visuales que dificultan la interpretación de las imágenes, lo que ayuda a los médicos a determinar qué bacteria concreta está causando la infección. Estos análisis también permiten estimar a qué antibióticos es susceptible la bacteria y detectar posibles resistencias a estos medicamentos.