Nuevas bacterias sintéticas detectan diabetes y cáncer en la orina

La biología sintética ha avanzado en el desarrollo de células capaces de realizar funciones específicas, desde la producción y reparto de fármacos, hasta la detección de enfermedades en el cuerpo y toxinas en el medio ambiente.

Dichas células, generalmente bacterias, pueden adaptarse a su entorno de una manera en la que los dispositivos de diagnóstico actuales no pueden. Pero debido a su comportamiento poco fiable y detección bastante pobre en las muestras de pacientes, los biosensores bacterianos aún no están disponibles para su uso en humanos.

Ahora, expertos del Centro Nacional de Investigaciones Científicas (CNRS) de Francia han liderado un trabajo de diseño de bacterias sintéticas que consiguen detectar de forma no invasiva enfermedades como la diabetes y el cáncer en la orina.

El equipo de Alexis Courbet, científico del CNRS, desarrolló una plataforma tecnológica que reconecta los circuitos genéticos de las bacterias, transformándolas en dispositivos vivos de diagnóstico.

“Básicamente hemos diseñado bacterias para detectar señales moleculares clínicamente relevantes (biomarcadores de la enfermedad) en muestras clínicas. Utilizamos dispositivos genéticos análogos a los transistores para amplificar las señales débiles en muestras de orina humana o suero”, explica a Sinc Courbet.

“Con el uso de dichos amplificadores genéticos, se pueden crear estos prototipos de biosensores para detectar biomarcadores de diagnóstico en muestras clínicas complejas humanas”, añade.

Así, los investigadores diseñaron bacterias Escherichia coli para localizar señales biológicas en la orina y, si se alcanza un umbral específico, generar un cambio de color visible. Estas células de E. coli detectan los niveles anormales de glucosa en la orina de pacientes diabéticos casi tan bien como las tiras reactivas de orina estándar que existen en la actualidad.

Sensores de metástasis

En un estudio separado, el grupo de Tal Danino, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (EE UU), programó bacterias capaces de indicar la presencia de metástasis de hígado en la orina. En la metástasis de hígado, el cáncer se disemina a este desde otro órgano en el cuerpo. Es tratable, pero se detecta a menudo demasiado tarde. De hecho, con las técnicas de imagen actuales pueden perderse los tumores muy pequeños.

El equipo de Danino explotó la afinidad natural de las bacterias por los tumores, los cuales pueden evadir la detección inmunológica. De esta forma, los investigadores diseñaron bacterias E. coli para producir una enzima cuando se encuentran con un tumor.

Los científicos probaron sus bacterias en varios modelos de ratón con metástasis hepáticas, incluyendo cánceres que se originaron en el colon, pulmón, ovarios y páncreas. Las bacterias detectaron de forma segura y precisa la presencia de tumores en el hígado en la orina en 24 horas.

Los ratones no mostraron efectos secundarios graves durante un periodo de un año. Además, las bacterias productoras de enzimas pueden ser reutilizadas para la detección de otros cánceres del tracto gastrointestinal, como el colorrectal.

Aunque se requieren aún más pruebas de seguridad antes de que las tecnologías pueden avanzar en humanos, ambos estudios ofrecen biosensores bacterianos que, con su detección no invasiva y simple en la orina, pueden ser adaptados para su uso en casa o en clínicas más aisladas.