Evaluar la resistencia a los antibióticos en 10 minutos

La vigilancia de las bacterias resistentes a los medicamentos es esencial para que los proveedores de atención médica brinden una terapia antibiótica empírica efectiva

Los métodos actuales para evaluar la resistencia a los antibióticos generalmente se basan en cultivos bacterianos, un proceso que puede demorar hasta 2 días. Tales retrasos pueden ser críticos en entornos clínicos urgentes. Para abordar esto, los investigadores del Instituto Nacional de Investigación en Ciencia y Tecnología Digital de Francia (Inria) están desarrollando un método rápido que puede entregar resultados en unas pocas horas o incluso minutos.

Este nuevo enfoque se basa en el principio de que la resistencia a los antibióticos es el resultado de mutaciones en el genoma bacteriano. En teoría, la secuenciación puede detectar estos cambios; sin embargo, los métodos de secuenciación convencionales requieren mucho tiempo.

Karel Břinda, PhD, investigador principal permanente del equipo GenScale en Inria Rennes, uno de los centros de investigación regionales de Inria, especialista en genómica computacional y métodos de diagnóstico rápido, ha desarrollado una técnica que comparó el ADN bacteriano de muestras de pacientes con una base de datos de referencia de genomas de bacterias que se sabe son resistentes o sensibles a los antibióticos. Es probable que las bacterias con secuencias de ADN similares exhiban perfiles de resistencia similares.

Este método, conocido como Genomic Neighbor Typing, ofrece dos ventajas clave: no requiere conocimientos previos de la compleja biología del patógeno y puede generar predicciones a partir de datos de secuenciación mínimos, lo que lo hace excepcionalmente rápido.

Los investigadores han demostrado que una vez que comienza la secuenciación, se puede predecir la resistencia o la susceptibilidad en unos 10 minutos.¹ La técnica utiliza un dispositivo de secuenciación de nanoporos compacto y portátil que tiene aproximadamente el mismo tamaño que un teléfono inteligente. Con los nanoporos, recibe un flujo continuo de datos tan pronto como el dispositivo comienza a secuenciarse. Nuestro método permite hacer una predicción casi inmediata a partir de estos datos iniciales, por lo que el diagnóstico es muy rápido.

Estos dispositivos también producen lecturas muy largas, que ayudan a identificar los vecinos genómicos más cercanos del patógeno presente en las muestras biológicas del paciente.

Aunque prometedor, este método solo ha sido validado para Streptococcus pneumoniae y Neisseria gonorrhoeae. Sin embargo, aún no es aplicable a todas las especies bacterianas o antibióticos, principalmente debido a las lagunas en las bases de datos de referencia genómica existentes.

Para abordar esto, Inria se asoció con el Hospital Universitario de Rennes, Francia, para combinar sus herramientas computacionales con experiencia biológica y clínica. El hospital también alberga una colección nacional de cepas de Enterococcus mantenida por el Centro de Referencia para la Resistencia a los Antibióticos de Francia.

A largo plazo, la pregunta clave gira en torno a la creación de bases de datos grandes y verdaderamente representativas de cepas bacterianas, Hoy en día, trabajamos con bases de datos de hasta miles de genomas. En el futuro, la secuenciación será cada vez más barata y común. Por lo tanto, tendremos bases de datos mucho más grandes. Pero luego necesitaremos nuevos métodos computacionales y nuevo software.

Referencia

1. Břinda, K., Callendrello, A., Ma, K.C. et al. Inferencia rápida de resistencia a antibióticos y susceptibilidad mediante tipificación genómica de vecinos. Nat Microbiol 5, 455–464 (2020). https://doi.org/10.1038/s41564-019-0656-6