Sensores bacterianos para detectar enfermedades intestinales antes de que aparezcan los síntomas
Las bacterias beneficiosas que residen en el intestino y contribuyen a la salud intestinal son muy sensibles a las condiciones locales y han evolucionado para prosperar a largo plazo en estos entornos. De ahí que con la aplicación de biosensores en estas bacterias se puede monitorizar continuamente el entorno intestinal sin perturbarlo.
El intestino humano es un entorno dinámico, donde los cambios en el pH, el oxígeno y la osmolalidad influyen en la composición de la microbiota y la enfermedad. Monitorear estos cambios ambientales es crucial para avanzar en el diagnóstico y la terapéutica de la salud intestinal, pero las herramientas de monitoreo no invasivas siguen siendo limitadas.
Los métodos actuales de referencia para observar el intestino implican procedimientos invasivos que solo pueden proporcionar una imagen única de la salud intestinal. Es por ello que investigadores de la Universidad de Columbia Británica (Canadá) han decidido desarrollar una nueva tecnología que permite una monitorización continua y no invasiva mediante muestras de heces.
Tal como exponen en la revista ‘Cell’, dicha herramienta, en forma de sensor brillante. “Nuestros biosensores podrían mejorar la capacidad de predecir cómo progresan las enfermedades en el intestino, identificando cambios tempranos que podrían ayudar a las intervenciones preventivas”, dijo el coautor principal Juan Camilo Burckhardt, candidato a doctorado en el departamento de microbiología e inmunología (MBIM).
“Las bacterias beneficiosas que residen naturalmente en el intestino y contribuyen a la salud intestinal son muy sensibles a las condiciones locales y han evolucionado para prosperar a largo plazo en estos entornos. De ahí que la construcción de biosensores en estas bacterias permite a los investigadores monitorizar continuamente el entorno intestinal sin perturbarlo”, firmó la primera coautora, la Dra. Giselle McCallum, quien colaboró en la investigación como estudiante de doctorado.
El equipo se centró en Bacteroides thetaiotaomicron ( B. theta ), una bacteria intestinal nativa que se puede modificar fácilmente en el laboratorio. Identificaron genes en B. theta que se activan en respuesta a alteraciones intestinales comunes en enfermedades gastrointestinales como la celiaquía y la enfermedad inflamatoria intestinal.
Los biosensores suelen fabricarse modificando bacterias para que brillen cuando están estresadas. Sin embargo, en B. theta , este brillo es demasiado débil para detectarlo. Para solucionarlo, los investigadores invirtieron el sistema: modificaron las bacterias para que brillaran intensamente en condiciones normales y se atenuaran en condiciones de estrés.
Estos científicos apuntan una alteración clave, el estrés osmótico: “cuando el intestino no puede absorber los alimentos adecuadamente, las moléculas no digeridas se acumulan y arrastran agua hacia el intestino. Esto puede provocar diarrea, inflamación y un posible empeoramiento de la enfermedad original. Por lo tanto, un mayor estrés osmótico en el intestino provoca un brillo más débil.
Pudieron comprobar que su biosensor reportaba con precisión el estrés osmótico intestinal, incluso detectando cambios sutiles que no causaban síntomas clínicos como la diarrea. Se mantuvo estable y receptivo durante semanas, “lo que significa que podría rastrear el entorno intestinal a largo plazo y potencialmente detectar enfermedades antes de que se presenten los síntomas”, indicó el prof. Burckhardt.
“Comprender estos cambios intestinales es esencial para avanzar en nuestras estrategias de diagnóstico y tratamiento para la salud intestinal. Para ello, necesitamos mediciones de alta sensibilidad a medida que ocurren estos cambios, incluso antes de que aparezcan los síntomas”, explicó la Dra. Carolina Tropini autora principal y profesora adjunta del MBIM y de la facultad de ingeniería biomédica”.
Los investigadores esperan que su estudio siente las bases para una serie de biosensores vivos de próxima generación, incluidos sistemas bacterianos que administran medicamentos solo cuando se detectan cambios específicos relacionados con la enfermedad. M.T.T. (SyM)
