Un nuevo dispositivo electrónico “del tamaño de un arándano” podría facilitar los trabajos de diagnóstico y tratamiento de las enfermedades intestinales, después de que investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT), de la Universidad de Boston, la Universidad de Chicago, científicos del Brigham and Women's Hospital de Boston y la multinacional Analog Devices hayan diseñado una píldora ingerible. Esta pastilla electrónica es capaz de informar en tiempo real y detectar moléculas biológicas clave que alerten de la existencia de alguna patología.
El hallazgo ha sido presentado en la revista ‘Nature’ en la edición del pasado mes de agosto y supone un gran avance con respecto a las investigaciones anteriores, que ya fueron publicadas en ‘Science’ en 2018. La nueva píldora mide una sexta parte que su predecesora y se ajusta a las formas de dosificación seguras e ingeribles vigentes en el mercado. Además, está diseñada para detectar óxido nítrico y los subproductos del sulfuro de hidrógeno, que son moléculas biológicas clave y mediadoras de la inflamación asociada a las enfermedades del intestino.
Su funcionamiento consiste en la combinación de bacterias vivas diseñadas genéticamente con un fotodetector a medida, un chip de lectura para rastrear las moléculas del tracto gastrointestinal y una pequeña batería. Cuando estos microorganismos detecten una molécula de interés asociada a la inflamación, producirán una señal lumínica que será convertida en una señal inalámbrica. Mientras la píldora va viajando por el intestino, esta señal se puede transmitir a tiempo real a un dispositivo electrónico, bien a un smartphone o teléfono inteligente, o a un ordenador.
“El funcionamiento interno del intestino humano sigue siendo una de las últimas fronteras de la ciencia"
Los investigadores han demostrado que la píldora inteligente es capaz de detectar el óxido nítrico, una molécula de vida corta asociada a muchas enfermedades inflamatorias intestinales. Asimismo, los sensores también podrían detectar diferentes concentraciones de óxido nítrico, unas condiciones que permitirán a los médicos diferenciar entre una situación normal y una enfermedad. Pero también es importante porque los niveles de biomarcadores varían mucho entre los pacientes y el dispositivo permitirá adaptarse a cada necesidad.
De esta manera, no sólo se consigue entrar dentro del intestino y analizarlo a tiempo real, que es uno de los órganos más desconocidos para la ciencia, sino que además permite facilitar los diagnósticos haciéndolos menos invasivos para el paciente. Hasta ahora, las técnicas más empleadas en este campo han sido la colonoscopia y los procedimientos endoscópicos, que no son capaces de detectar biomarcadores moleculares de enfermedades en tiempo real. Ese es el verdadero problema, ya que varios biomarcadores importantes tienen una vida muy corta, por lo que desaparecen antes de que las técnicas actuales puedan detectarlos.
NUEVAS POSIBILIDADES EN LA INVESTIGACIÓN DE LAS ENFERMEDADES INTESTINALES
El nuevo microdispositivo, que ha sido probado con éxito en cerdos, abre nuevas posibilidades a los investigadores: “El funcionamiento interno del intestino humano sigue siendo una de las últimas fronteras de la ciencia. Nuestra nueva píldora podría desbloquear una gran cantidad de información sobre la función del cuerpo, su relación con el medio ambiente y el impacto de las enfermedades y las intervenciones terapéuticas”, ha explicado Timothy Lu, autor principal del proyecto y profesor asociado de ingeniería biológica, ingeniería eléctrica e informática del MIT.
Actualmente, se calcula que 7 millones de personas en todo el mundo padecen enfermedades inflamatorias intestinales(EII). Alessio Fassano, profesor de la Escuela de Salud Pública TH Chan de Harvard, ha expuesto que uno de los objetivos de la ciencia es anticiparse a los brotes clínicos que sufren con frecuencia estos pacientes y que determinan los tratamientos farmacológicos. Sin embargo, “por el momento no disponemos de biomarcadores sólidos que predigan un brote inflamatorio próximo y, por lo tanto, los pacientes a menudo experimentan síntomas graves que requieren hospitalización para ser tratados adecuadamente”. El experto ha señalado que ante esta coyuntura, la nueva píldora inteligente “puede representar un punto de inflexión en el tratamiento de las EII en términos de diagnóstico temprano, interceptación de brotes de enfermedades y optimización de un plan terapéutico".
"Los rápidos avances en biología sintética nos permiten aprovechar las capacidades de procesamiento de información de las células vivas para diagnosticar enfermedades en entornos de difícil acceso”
En definitiva, el dispositivo permitirá a los investigadores comprender mucho mejor el microbioma intestinal y el ecosistema de los microbios, que resulta clave en la digestión de los alimentos. Aun así, los diseñadores de la píldora inteligente van a continuar estudiando para que sea capaz de detectar otros biomarcadores y hacer más preciso el diagnóstico del paciente. El objetivo final de esta “plataforma única”, como la han descrito algunos de los autores del proyecto, es el de prevenir el desarrollo de las enfermedades, identificando los factores que causan la inflamación antes de que esta se manifieste.
María Eugenia Inda, coautora del proyecto y becaria postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación (EECS) y el Departamento de Ingeniería Biológica (BE) del MIT, ha comparado la investigación con ‘Viaje fantástico’, la película de 1966 sobre cuatro científicos que se hacen de miniatura para viajar en un pequeño submarino a través de las arterias de un hombre enfermo y así poder tratar un problema cerebral. “Los científicos no podemos hacer eso”, bromea, “pero ahora podemos enviar bacterias para que hagan algo similar. Los rápidos avances en biología sintética nos permiten aprovechar las capacidades de procesamiento de información de las células vivas para diagnosticar enfermedades en entornos de difícil acceso”, concluye la experta.