Un nuevo dispositivo analiza la respuesta de los biofilms a los antibióticos para ayudar a personalizar el tratamiento de cada paciente
Se estima que entre el 60 y el 80 % de las infecciones microbianas en humanos están relacionadas con biofilms: comunidades de microorganismos adheridas a una superficie y rodeadas por una matriz viscosa que las protege frente al sistema inmunitario y los antibióticos.
Ahora, un equipo de la Universidad de Barcelona (UB) ha desarrollado un dispositivo que permite simplificar el cultivo y el análisis de estas comunidades bacterianas y evaluar su respuesta a los antibióticos, lo que podría ayudar a tomar decisiones terapéuticas más precisas y personalizadas.
«XpertBiofilm permite cultivar y analizar biofilms directamente a partir de muestras de pacientes y evaluar su respuesta a los antibióticos de una manera sencilla. Esto podría facilitar una mejor caracterización de las infecciones asociadas a biofilms y ayudar a seleccionar tratamientos más adecuados para cada paciente», explica Eduard Torrents, profesor agregado de la Universidad de Barcelona y jefe de grupo en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), que lidera el desarrollo de esta tecnología junto con Núria Blanco-Cabra, profesora lectora de la UB e investigadora también del IBEC.
La posibilidad de personalizar el tratamiento podría contribuir también a afrontar uno de los principales retos sanitarios actuales: la resistencia a los antibióticos. «Conocer la respuesta de cada biofilm permitiría reducir el uso de fármacos ineficaces y favorecer una utilización más racional de los antibióticos, un aspecto especialmente relevante en un contexto de aumento global de las resistencias antimicrobianas», subrayan los investigadores.
Un método más sencillo y económico para los laboratorios hospitalarios
A pesar de la elevada prevalencia de las infecciones asociadas a biofilms, los métodos de evaluación de la sensibilidad a los antibióticos que se utilizan habitualmente en los hospitales se centran en bacterias que crecen de forma libre. Los dispositivos disponibles para estudiar biofilms suelen ser complejos, requieren personal especializado e implican procedimientos largos, lo que dificulta su incorporación a la práctica clínica habitual.
«Esta limitación puede conducir a la elección de tratamientos poco eficaces, ya que las bacterias que forman parte de un biofilm pueden presentar perfiles de sensibilidad a los antibióticos diferentes de los de aquellas que crecen de forma planctónica. Esto puede contribuir a prolongar las infecciones, incrementar los costes sanitarios y empeorar los resultados clínicos de los pacientes», destacan los investigadores.
Para dar respuesta a este reto, el nuevo dispositivo simplifica el cultivo y el análisis de los biofilms y elimina la necesidad de disponer de sistemas de imagen complejos y de personal técnico altamente especializado. «Estas características podrían facilitar su incorporación a los laboratorios hospitalarios para evaluar la sensibilidad de los biofilms a los antimicrobianos», añaden.
El dispositivo consiste en una cámara sellada que contiene un disco circular sobre el que crece el biofilm y dispone de un puerto de entrada a través del cual se administra el antibiótico. El sistema permite reproducir condiciones favorables para la formación de estas comunidades bacterianas. Posteriormente, el disco puede extraerse para analizar el biofilm y estudiar su sensibilidad a los antibióticos sin necesidad de equipamiento especializado.
De la fibrosis quística a otras infecciones crónicas
El dispositivo ya se ha validado con muestras de esputo de personas con fibrosis quística, una enfermedad crónica, hereditaria y degenerativa que afecta principalmente a los pulmones y al sistema digestivo. Entre sus complicaciones más graves se encuentran las infecciones respiratorias persistentes asociadas a la formación de biofilms.
En la prueba de concepto, las comunidades bacterianas cultivadas a partir de estas muestras respondieron a los antibióticos a los que eran clínicamente sensibles. En cambio, no se observó ningún efecto significativo de los fármacos a los que presentaban resistencia, de acuerdo con el perfil de sensibilidad de cada muestra.
«Estos resultados ponen de manifiesto la capacidad del dispositivo para reproducir la respuesta específica a los antibióticos de los biofilms de cada paciente en un contexto clínicamente relevante», explican los investigadores.
XpertBiofilm está diseñado para analizar biofilms a partir de muestras clínicas obtenidas directamente de los pacientes y procedentes de diferentes tipos de infecciones. «Por tanto, podría tener aplicaciones en otras patologías crónicas relacionadas con estas comunidades bacterianas, como las infecciones asociadas a dispositivos médicos (por ejemplo, las prótesis), las heridas crónicas o las infecciones pulmonares persistentes», señalan.
El objetivo del equipo es ampliar la validación clínica con más muestras y otros tipos de infecciones asociadas a biofilms. Paralelamente, trabaja en la optimización de la tecnología y en el desarrollo de una versión escalable que pueda integrarse fácilmente en los flujos de trabajo de los laboratorios clínicos.