Un nuevo biosensor basado en bacterias abre la puerta al diagnóstico precoz de enfermedades gastrointestinales

MADRID, ESPAÑA/ SALUD DIGITAL.— El diagnóstico de las enfermedades gastrointestinales se basa habitualmente en técnicas invasivas, como la endoscopia, que solo proporcionan una imagen puntual del estado del intestino en un momento determinado. 

Esta limitación dificulta realizar un seguimiento continuo de la evolución de la enfermedad y detectar alteraciones biológicas sutiles antes de que aparezcan los primeros síntomas.

En este contexto, la detección precoz continúa siendo un reto, ya que el entorno intestinal puede experimentar cambios significativos mucho antes de que se manifiesten signos clínicos. Un nuevo enfoque propone aprovechar las propias bacterias intestinales vivas como sensores continuos y no invasivos de la salud digestiva, capaces de emitir señales cuando detectan estrés asociado a procesos patológicos.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Columbia Británica, en Vancouver (Canadá), ha desarrollado una estrategia basada en la modificación genética de bacterias intestinales beneficiosas para convertirlas en biosensores capaces de detectar cambios asociados a enfermedades dentro del intestino. Para ello, los científicos se centraron en Bacteroides thetaiotaomicron, un microorganismo habitual de la microbiota intestinal que resulta relativamente sencillo de modificar a nivel genético y que está bien adaptado para sobrevivir durante largos periodos en el intestino humano.

Los investigadores identificaron determinados genes bacterianos que se activan cuando se producen alteraciones intestinales

Gracias a que estas bacterias poseen la capacidad natural de percibir y responder a las condiciones de su entorno, los investigadores consideran que pueden servir como una plataforma estable para realizar una monitorización continua del estado del intestino. Los investigadores identificaron determinados genes bacterianos que se activan cuando se producen alteraciones intestinales asociadas a trastornos como la enfermedad celíaca o la enfermedad inflamatoria intestinal.

Entre estos cambios destaca el estrés osmótico, que aparece cuando se acumulan moléculas no digeridas en el intestino y estas absorben agua, lo que puede provocar inflamación y diarrea. A partir de este hallazgo, el equipo diseñó un sistema diferente al habitual: en lugar de modificar las bacterias para que aumenten su brillo en situaciones de estrés, invirtieron el mecanismo para que emitan una señal luminosa intensa en condiciones saludables y disminuyan su brillo cuando el estrés intestinal aumenta.

Para evaluar esta tecnología, las bacterias biosensoras se probaron en ratones, monitorizando la salud intestinal mediante el análisis de muestras de heces en lugar de recurrir a procedimientos invasivos. Los científicos midieron la intensidad de la fluorescencia de células bacterianas individuales con el objetivo de determinar los niveles de estrés en el entorno intestinal. Según el estudio, publicado en la revista científica Cell, el sistema fue capaz de detectar y seguir con fiabilidad los cambios a lo largo del tiempo sin alterar el funcionamiento del intestino ni el equilibrio del microbioma circundante.

Los biosensores desarrollados en el estudio fueron capaces de detectar con precisión el estrés osmótico en el intestino, incluso cuando los cambios aún no habían provocado síntomas evidentes como la diarrea. Además, la señal fluorescente se mantuvo estable y sensible durante varias semanas, lo que demuestra el potencial del sistema para realizar un seguimiento prolongado del estado intestinal. 

Estos resultados apuntan a que este enfoque podría facilitar la identificación de alteraciones relacionadas con la enfermedad en fases muy tempranas, antes de que aparezcan molestias o un deterioro clínico en los pacientes.

“Esto abre la puerta a la monitorización personalizada y a largo plazo de la salud intestinal y a la intervención temprana antes de que la enfermedad progrese”

En el futuro, esta tecnología podría contribuir a un diagnóstico más precoz y a un mejor control de las enfermedades gastrointestinales mediante un simple análisis de heces. Asimismo, los investigadores señalan que los biosensores podrían adaptarse para detectar otros cambios en el entorno intestinal, como variaciones en los niveles de oxígeno, la temperatura o el pH.

En el futuro, los investigadores buscan desarrollar sensores bacterianos de múltiples señales y explorar sistemas vivos que no solo detecten la enfermedad, sino que también administren tratamientos cuando se produzcan cambios biológicos específicos.

“Nuestro biosensor reportó con precisión el estrés intestinal sutil incluso antes de la aparición de síntomas clínicos, y se mantuvo estable durante semanas”, afirmó la Dra. Carolina Tropini, profesora adjunta y autora principal del estudio. “Esto abre la puerta a la monitorización personalizada y a largo plazo de la salud intestinal y a la intervención temprana antes de que la enfermedad progrese”.