Boletín Nº 186 - Mayo 2018

Un sensor que se podrá tragar para detectar enfermedades digestivas

Investigadores del MIT han desarrollado un dispositivo equipado con bacterias modificadas genéticamente que se ingiere y es capaz de rastrear hemorragias en el estómago y otros problemas gastrointestinales en zonas de difícil acceso. El prototipo, que ha sido probado en cerdos, permite ver

SINC | | 24 mayo 2018 20:00

<p>El sensor es cilíndrico y mide 3,8 centímetros de longitud. Se ha probado en cerdos y ahora los investigadores están trabajando en la reducción del tamaño para su futuro uso en humanos. / Lillie Paquette / MIT</p>

El sensor es cilíndrico y mide 3,8 centímetros de longitud. Se ha probado en cerdos y ahora los investigadores están trabajando en la reducción del tamaño para su futuro uso en humanos. / Lillie Paquette / MIT

Un dispositivo que se puede tragar podrá detectar la presencia de moléculas responsables de enfermedades del aparato digestivo en zonas a las que es difícil llegar con los sistemas de diagnóstico actuales. El prototipo ha sido desarrollado por investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT) y sus resultados han sido presentados en el último número de la revista Science.

Los autores han ensayado en cerdos este sensor, que tiene forma de cilindro y mide 3,8 centímetros de longitud. Ahora están trabajando para reducir el tamaño para las futuras pruebas con humanos.

La biología sintética ha logrado en la última década grandes avances en la ingeniería de bacterias para responder a estímulos como contaminantes ambientales o marcadores de enfermedades. Estas bacterias pueden diseñarse para producir señales como la luz cuando detectan el estímulo objetivo, pero generalmente se requieren equipos de laboratorio especializados para medir esta respuesta.

Para conseguir aplicaciones más útiles y sencillas de estas bacterias, el equipo del MIT decidió combinarlas con un chip electrónico que pudiera traducir la respuesta bacteriana en una señal inalámbrica.

"Nuestra idea fue empaquetar células bacterianas dentro del dispositivo", dice Nadeau. "Las células quedan atrapadas y viajan con el sensor mientras pasa por el estómago". 

En su demostración inicial, los científicos se centraron en la hemorragia en el tracto gastrointestinal en cerdos. Diseñaron una cepa probiótica de E. coli para expresar un circuito genético que hace que las bacterias emitan luz cuando se encuentran con el hemo, un componente de la sangre.

Android para analizar los datos

Para ello, colocaron las bacterias en cuatro pozos del sensor, cubierto por una membrana semipermeable que permite que las pequeñas moléculas del entorno se difundan a través de ellas. Debajo de cada pozo se sitúa un fototransistor que puede medir la cantidad de luz producida por las células bacterianas y transmitir la información a un microprocesador que envía una señal inalámbrica a un ordenador o a un móvil. Además, construyeron una aplicación de Android que se puede utilizar para analizar los datos.

El sensor cilíndrico requiere aproximadamente 13 microvatios de potencia. Está equipado con una batería de 2,7 voltios, que, según los investigadores, podría alimentar el dispositivo durante aproximadamente un mes y medio de uso continuo. También podría ser mantenido por una célula voltaica sostenida por fluidos ácidos en el estómago, usando una tecnología que Nadeau y Anantha Chandrakasan -otro de los autores- desarrollaron previamente.

Cuando los científicos probaron el sensor ingerible en cerdos demostraron que podía determinar correctamente si había sangre en el estómago. Según Nadeau, este dispositivo podría implementarse para un solo uso o para permanecer en el tracto digestivo durante varios días o semanas, enviando señales continuas.

Para su utilización en pacientes, los autores están estudiando -además de la reducción del tamaño del sensor- su posible uso en otras afecciones gastrointestinales aparte de las hemorragias.

En este sentido, han adaptado sensores para detectar otras dos moléculas, aunque aún no los han probado en animales. Uno de ellos detecta un ion que contiene azufre llamado tiosulfato, relacionado con la inflamación, que podría usarse para controlar a los pacientes con enfermedad de Crohn y otras afecciones inflamatorias. El otro rastrea una molécula de señalización bacteriana llamada AHL y puede servir como marcador de infecciones gastrointestinales.