La neumonía, una enfermedad respiratoria que mata a unas 50,000 personas en los Estados Unidos cada año, puede ser causada por muchos microbios diferentes, incluyendo bacterias y virus. La detección rápida de neumonía es crítica para un tratamiento efectivo, especialmente en casos adquiridos en hospitales que sona menudo más graves. Sin embargo, los enfoques de diagnóstico actuales a menudo tardan varios días en arrojar resultados definitivos, lo que dificulta a los médicos recetar el tratamiento adecuado.
Los investigadores del MIT ahora han desarrollado una tecnología basada en nanopartículas que podría usarse para mejorar la velocidad del diagnóstico. Este tipo de sensor también podría usarse para monitorear si la terapia con antibióticos ha tratado con éxito la infección, dice Sangeeta Bhatia, John y DorothyWilson Profesor de Ciencias y Tecnología de la Salud e Ingeniería Eléctrica e Informática y el autor principal del estudio.
"Si los síntomas del paciente desaparecen, entonces usted asume que el medicamento está funcionando. Pero si los síntomas del paciente no desaparecen, entonces desearía ver si la bacteria aún está creciendo. Intentamos abordar ese problema,"dice Bhatia, quien también es miembro del Instituto Koch del MIT para la Investigación Integral del Cáncer y el Instituto de Ingeniería Médica y Ciencia".
El estudiante graduado Colin Buss y el reciente doctorado Jaideep Dudani son los autores principales del artículo, que aparece en línea el 29 de noviembre en la revista EBioMedicine . Reid Akana, estudiante de último año del MIT, y Heather Fleming, directora de investigación del laboratorio de Bhatia, también son autores del artículo.
Sensores en el cuerpo
Hace varios años, Bhatia y sus colegas desarrollaron un enfoque de diagnóstico que amplifica una señal de biomarcadores ya presentes en el cuerpo, específicamente, enzimas llamadas proteasas, que cortan otras proteínas. El genoma humano codifica más de 500 proteasas diferentes, cada unade los cuales se dirige a diferentes proteínas.
El equipo desarrolló nanopartículas recubiertas con péptidos proteínas cortas que pueden ser cortadas por ciertas proteasas, como las expresadas por las células cancerosas. Cuando estas partículas se inyectan en el cuerpo, se acumulan en tumores, si hay alguno presente, yallí las proteasas cortan los péptidos de las nanopartículas. Estos péptidos se eliminan como desechos y se pueden detectar mediante un simple análisis de orina.
"Hemos estado trabajando en esta idea de que medir la actividad enzimática podría ser una nueva forma de mirar dentro del cuerpo", dice Bhatia.
En estudios recientes, ella ha demostrado que este enfoque puede usarse para detectar diferentes tipos de cánceres, incluidos los tumores de ovario muy pequeños, que podrían permitir un diagnóstico más temprano del cáncer de ovario.
Para su nuevo estudio, los investigadores querían explorar la posibilidad de diagnosticar una infección mediante la detección de proteasas producidas por microbios. Comenzaron con una especie de bacteria llamada Pseudomonas aeruginosa que puede causar neumonía y es una causa particularmente común de casos adquiridos en el hospital. Pseudomonas expresa una proteasa llamada LasA, por lo que los investigadores diseñaron nanopartículas con péptidos que pueden ser escindidos por LasA.
Los investigadores también desarrollaron un segundo sensor basado en nanopartículas que puede monitorear la respuesta inmune del huésped a la infección. Estas nanopartículas están cubiertas de péptidos que escinden por un tipo de proteasa llamada elastasa, que es producida por células inmunes llamadas neutrófilos.
En algunos pacientes con neumonía, incluso si un antibiótico elimina las bacterias que causan la infección, una radiografía de tórax aún puede mostrar inflamación porque los neutrófilos aún están activos. El uso de estos dos sensores juntos podría revelar si un antibiótico ha eliminado la infección,en los casos en que una radiografía de tórax todavía muestra inflamación después del tratamiento.
"Los sensores pueden ayudarlo a distinguir entre si hay una infección y una inflamación, versus inflamación y no infección", dice Bhatia. "Lo que mostramos en el documento es que cuando se trata con el antibiótico correcto, la infección disminuye perola inflamación persiste "
Los investigadores también mostraron que si trataban a los ratones con un antibiótico ineficaz, tanto los niveles de bacterias como los niveles de inflamación se mantenían altos. Este tipo de prueba podría ayudar a revelar si un antibiótico está funcionando, en los casos en que los síntomas de un paciente no han mejoradounos pocos días.
Diagnóstico de muchas infecciones s
Para este estudio, los investigadores administraron las nanopartículas por vía intravenosa, pero ahora están trabajando en una versión en polvo que podría inhalarse.
Bhatia imagina que este enfoque podría usarse para determinar si un paciente tiene neumonía bacteriana o viral, lo que ayudaría a los médicos a decidir si el paciente debe recibir antibióticos o no. La prueba definitiva, cultivar un cultivo bacteriano a partir de moco tosido,lleva varios días, por lo que los médicos basan sus decisiones en los síntomas de los pacientes y las imágenes de rayos X, un proceso que puede no ser siempre exacto.
Para crear un diagnóstico más completo, el laboratorio de Bhatia ahora está trabajando para agregar péptidos que podrían interactuar con las proteasas de otros tipos de bacterias que causan neumonía, así como con las proteasas que el sistema inmunitario del huésped produce en respuesta a una infección viral o bacteriana.Los investigadores también están trabajando en sensores que podrían distinguir fácilmente entre las formas activas y latentes de tuberculosis.
Bhatia y otros han comenzado una compañía llamada Glympse Bio que ha licenciado la tecnología de detección de proteasa y ahora está trabajando en el desarrollo de sensores de proteasa para su posible uso en humanos. El próximo año, planean comenzar un ensayo clínico de fase I de un sensor que puedadetectar la fibrosis hepática, una acumulación de tejido cicatricial que puede provocar cirrosis.
La investigación fue financiada por la Subvención de apoyo principal del Instituto Koch del Instituto Nacional del Cáncer, la Subvención del Centro Central del Instituto Nacional de Ciencias de Salud Ambiental y el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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