Mario Alberto Flores Valdez (Ciatej) y Diego Oviedo Chávez (ITESO)

El doctor Mario Alberto Flores Valdez es investigador titular en la línea de investigación Biotecnología Médica y Farmacéutica en el Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco (Ciatej), Guadalajara, Jalisco.

Diego Oviedo Chávez, Departamento de Matemáticas y Física, Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Occidente (ITESO), San Pedro Tlaquepaque, Jalisco.

La enfermedad

La tuberculosis es una enfermedad bacteriana infecto-contagiosa causada por Mycobacterium tuberculosis; es la novena causa de muerte a nivel mundial y la principal enfermedad transmisible. La tuberculosis pulmonar constituye alrededor del 80 por ciento del total de los casos; sin embargo, en algunas ocasiones, la bacteria puede propagarse a otros órganos del cuerpo a través de la circulación sanguínea, casos referidos como tuberculosis extrapulmonar, y que pueden presentarse en los huesos, la piel, los ganglios, entre otros sitios del cuerpo (www.who.int/tuberculosis/data).

Se han identificado dos tipos de tuberculosis clínicamente distinguibles: activa y latente; en ambos casos, la bacteria está presente en el cuerpo humano.

En la tuberculosis activa, la bacteria se multiplica constantemente e invade diversos órganos con un alto potencial infeccioso. Por otro lado, la tuberculosis latente es asintomática; es decir, la bacteria no tiene la capacidad de infectar a otros. No obstante, existe un riesgo de por vida de que la enfermedad se reactive en casos de inmunosupresión.

La susceptibilidad de cada persona hacia la tuberculosis está condicionada, principalmente, por afecciones que debilitan al sistema inmune. Quienes tienen enfermedades como VIH/SIDA, diabetes mellitus y cáncer están inmunocomprometidos, y tienen un alto riesgo para enfermarse de tuberculosis; también las personas que abusan de sustancias nocivas, personas con desnutrición, a quienes se les ha realizado un trasplante de órgano, o están en tratamientos de corticoides y de artritis reumatoide tienen riesgo alto de enfermar de tuberculosis.

El diagnóstico de tuberculosis activa y latente

Un diagnóstico específico y confiable de tuberculosis permite reducir retrasos tanto en la detección de personas infectadas como en el inicio del tratamiento adecuado; esto lo convierte en un punto crucial para lograr la disminución de defunciones por esta causa y la reducción de contagios al resto de la población. Es posible que la enfermedad activa y la latente cada una derive en biomarcadores diferentes (compuestos específicos que permiten distinguir fases de enfermedad o el estado de salud/enfermedad).

Regularmente, el diagnóstico de tuberculosis activa se realiza por microscopía de esputo junto con la tinción de Ziehl-Neelsen (ZN), donde se buscan bacilos ácidos-alcohol resistentes (AAR); esta técnica proporciona en un diagnóstico positivo cuando en una muestra de esputo hay entre 1,000 y 10,000 bacterias AAR. La prueba es relativamente fácil de realizar, económica, rápida y no requiere equipos complejos. Sin embargo, la tinción no puede diferenciar si se trata de Mycobacterium tuberculosis u otra bacteria que se tiñe con esta técnica; por otro lado, si la persona enferma no contiene al menos 1,000 bacilos en su muestra de esputo, puede resultar en un falso negativo.

Derivado de esas limitantes, la Organización Mundial de la Salud (OMS) aprobó un sistema de cultivo (líquido) con el fin de identificar y realizar pruebas de susceptibilidad a los contra tuberculosis; este sistema detecta una señal de fluorescencia derivada del consumo de oxígeno que ocurre cuando se multiplican los bacilos. Este método requiere de un equipo especial y puede resultar en falsos positivos si se contaminan los medios de cultivo, por lo cual resulta también limitante en ciertos casos.

Una manera de buscar la infección asintómatica (ausencia de signos y síntomas clínicos, posible no presencia de bacterias en muestras de sangre, orina, etcétera) es vía la respuesta inmune de una persona. La prueba cutánea de tuberculina consiste en la aplicación de una mezcla compleja de proteínas denominada derivado proteico purificado (PPD, por sus siglas en inglés) en el antebrazo de una persona posiblemente infectada. Después de 48 horas puede ocurrir una reacción inflamatoria localizada y de tamaño variable que se evalúa junto con la frecuencia de contacto con personas infectadas de tuberculosis (si es que existe) para determinar si se considera una reacción positiva. Su principal inconveniente se le atribuye a la composición del PPD, debido a que es muy similar a la de la vacuna Bacillus de Calmette-Guerin (BCG) aplicada en niños, y por otras micobacterias presentes en el medio ambiente que no causan tuberculosis.

Biosensores para la detección de tuberculosis

Las pruebas de diagnóstico basadas en biosensores tienen la finalidad de aplicarse en comunidades marginadas, de escasos recursos y que presenten deficiencias en sus sistemas de salud; las mismas deben cumplir ciertas características técnicas para su empleo: ser específicas, sensibles, precisas y que ofrezcan resultados rápidos (Bhusal et al., 2018). Idealmente, deben poder usarse con muestras bastante complejas como la orina, el suero, la saliva, la sangre, entre otras (Bai et al., 2019). Estos dispositivos compactos cuentan con un componente de reconocimiento biológico y un transductor fisicoquímico (bio-transductor) El elemento de reconocimiento biológico puede ser una enzima, un antígeno (Ag), un anticuerpo, un ácido nucleico, el mismo microorganismo y/o sus subproductos (esquematizado en la figura 1).

De acuerdo con el transductor empleado, los biosensores pueden ser electroquímicos, ópticos, basados en masa o magnéticos. La integración exitosa de la nanotecnología con la tecnología de biodetección, así como su portabilidad, produce resultados que permiten esperar el devenir de dispositivos que puedan ser usados incluso en las clínicas más alejadas, y reducir así la carga de tuberculosis en ellas.

Referencias

• Bhusal, N., Shrestha, S., Pote, N., & Alocilja, E. (2018). Nanoparticle-Based Biosensing of Tuberculosis, an Affordable and Practical Alternative to Current Methods. Biosensors, 9(1), 1. doi:10.3390/bios9010001.
• Bai, L., Chen, Y., Liu, X., Zhou, J., Cao, J., Hou, L., & Guo, S. (2019). Ultrasensitive electrochemical detection of Mycobacterium tuberculosis IS6110 fragment using gold nanoparticles decorated fullerene nanoparticles/nitrogen-doped graphene nanosheet as signal tags. Analytica Chimica Acta. doi:10.1016/j.aca.2019.06.043
• WHO. (2019). Regional and global profiles. Global Status Report of Tuberculosis, 251–258. Retrieved from www.who.int/tuberculosis/data

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