Un nuevo análisis de sangre rápido para determinar la causa de la fiebre infantil

Un equipo internacional, dirigido por investigadores del Imperial College de Londres, ha desarrollado y validado una prueba de concepto de un diagnóstico capaz de determinar la causa de la fiebre infantil con un simple análisis de sangre.

Un resultado en menos de 60 minutos

El sistema de diagnóstico es capaz de detectar simultáneamente entre 18 enfermedades infecciosas o inflamatorias, incluido el estreptococo del grupo B, el virus respiratorio sincitial (VSR) y la tuberculosis con el potencial de proporcionar un resultado en una fracción del tiempo de las pruebas de diagnóstico actuales con tan solo una muestra de sangre.

Así pues, un simple análisis de sangre permitiría a los médicos diagnosticar la causa de la fiebre basándose en el patrón distintivo de genes que el cuerpo «activa o desactiva» en respuesta a enfermedades específicas.

Una prueba basada en este enfoque sería capaz de proporcionar un resultado en menos de 60 minutos. En contraposición, las pruebas actuales para algunas de las afecciones pueden tardar varias horas, días o incluso semanas.

Mejor diagnóstico de enfermedades infantiles

Los investigadores explican que una prueba de diagnóstico basada en la expresión genética de los pacientes podría mejorar el diagnóstico de enfermedades infantiles drásticamente, reducir los diagnósticos retrasados ​​y omitidos y tener un impacto significativo en la atención de la salud infantil, especialmente en las regiones en desarrollo.

Los hallazgos preliminares, publicados por primera vez en la revista Med, se basan en más de una década de investigación para detectar y diagnosticar enfermedades basadas en patrones de expresión genética.

Este trabajo fundacional condujo al establecimiento del consorcio DIAMONDS en 2020, un proyecto internacional liderado por el Imperial College de Londres para desarrollar pruebas de diagnóstico rápido para enfermedades febriles.

Un enfoque «transformador»

El profesor Michael Levin, catedrático de Pediatría y Salud Infantil Internacional del Departamento de Enfermedades Infecciosas del Imperial College de Londres y coautor principal del artículo, explica que a pesar de los grandes avances en la tecnología médica, en la actualidad «cuando un niño ingresa en el hospital con fiebre, nuestro enfoque inicial es tratar según la ‘impresión’ de los médicos sobre las causas probables de la enfermedad del niño».

«Como médicos, debemos tomar decisiones rápidas sobre el tratamiento, a menudo basándonos únicamente en los síntomas del niño, la información de los padres y nuestra formación y experiencia médicas.

Pero es posible que no sepamos si la fiebre es bacteriana, viral, o algo más, hasta horas o días después de que el niño haya sido admitido, cuando lleguen los resultados de sus pruebas.

Estos retrasos pueden impedir que los pacientes reciban el tratamiento adecuado desde el principio, por lo que existe una necesidad clara y urgente de mejorar el diagnóstico. El uso de este nuevo enfoque, una vez que se traduzca en dispositivos de atención cercana, podría ser transformador para la atención sanitaria», añade el experto.

Las enfermedades infecciosas e inflamatorias, la primera causa de atención médica infantil

Las enfermedades infecciosas e inflamatorias son la causa más común por la que los niños buscan atención médica en hospitales y médicos de cabecera o clínicas comunitarias. Pero con síntomas generales como fiebre, puede resultar difícil diagnosticar de manera fiable infecciones bacterianas, que pueden ser potencialmente mortales, por otras causas, que pueden ser menos graves.

A menudo, a los pacientes con fiebre infantil se les pueden administrar antibióticos de amplio espectro hasta que se pueda descartar una infección bacteriana. Pero este enfoque conduce al uso excesivo generalizado de antibióticos, lo que en última instancia contribuye a la resistencia a los antimicrobianos y a un aumento de las infecciones resistentes a los medicamentos.

La mayoría de las pruebas de diagnóstico se centran en la detección de patógenos, como el SARS-CoV-2, la influenza, bacterias o levaduras. Pero las pruebas rápidas sólo pueden proporcionar un resultado de sí o no para una sola de las posibles causas de la enfermedad, y los hemocultivos pueden tardar 72 horas o más en proporcionar resultados confiables.

En el último estudio, los investigadores exploraron un enfoque centrado en detectar el patrón de expresión genética de un paciente en la sangre que se produce en respuesta a infecciones y afecciones inflamatorias específicas.

Utilizando datos de miles de pacientes (incluidos más de 1.000 niños con 18 enfermedades infecciosas o inflamatorias), el equipo pudo identificar por primera vez qué genes clave se «activaban» o «desactivaban» en respuesta a una amplia variedad de enfermedades, proporcionando una firma molecular de la enfermedad.

Identifica la firma molecular de la enfermedad que causa la fiebre infantil

Luego se aplicó el aprendizaje automático para identificar qué patrones de expresión genética correspondían a áreas de enfermedades y patógenos específicos, centrándose en un panel de 161 genes para 18 condiciones.

Este panel se validó aún más en una cohorte de 411 pacientes pediátricos ingresados ​​en el hospital con sepsis o infecciones graves (que representan 13 de las 18 enfermedades), donde la expresión genética se capturó a partir de análisis de sangre y donde los diagnósticos se realizaron utilizando los métodos clínicos de referencia actuales.

Las nuevas pruebas de diagnóstico para saber la causa de la fiebre infantil no se pueden probar en un entorno clínico hasta que sean aprobadas, ya que algunos diagnósticos erróneos podrían tener consecuencias graves, como no identificar una infección bacteriana potencialmente mortal.

En lugar de ello, el equipo utilizó una medida «sensible a los costos», basada en el consenso de un panel de 5 expertos clínicos, para mostrar dónde se podría utilizar la prueba para evitar diagnósticos erróneos y dónde esto tendría mayores consecuencias.

«Este trabajo nos ha permitido identificar la firma molecular de una amplia gama de enfermedades basadas en 161 genes, de los miles de genes que hay en el genoma humano.

Al distinguir entre muchas enfermedades al mismo tiempo dentro de la misma prueba, hemos desarrollado un modelo más completo y preciso que se alinea con la forma en que los médicos piensan sobre el diagnóstico», expresa la Dra. Myrsini Kaforou, profesora principal del Departamento de Enfermedades Infecciosas de Imperial y coautora principal del artículo.

Una prueba de concepto que se esfuerzan por llevar a la práctica clínica

Con este estudio inicial de prueba de concepto, los investigadores han podido demostrar que su «enfoque de diagnóstico de aprendizaje automático para múltiples enfermedades funciona». Asimismo, subrayan que este tipo de avance sólo es posible a través de la colaboración interdisciplinaria y grandes consorcios de investigación, que reúnen «experiencia de enfermedades infecciosas, ciencia molecular y bioinformática».

«Todavía queda mucho trabajo por hacer para que esta prueba avance hasta la clínica, pero estamos trabajando para lograrlo. Una futura prueba de diagnóstico basada en este enfoque podría ayudar a proporcionar el tratamiento adecuado, al paciente adecuado, en el momento adecuado, mientras optimizar el uso de antibióticos y reducir el tiempo de diagnóstico de enfermedades inflamatorias«, sostienen.

Los investigadores enfatizan que aún no hay una prueba funcional disponible para la práctica clínica y que su panel de transcripción de ARN requeriría más adaptaciones, pruebas y conseguir una plataforma/dispositivo fácilmente utilizable antes de que los reguladores puedan aprobarlo.

Diagnosticar rápidamente enfermedades respiratorias

Los investigadores destacan que otra posible ventaja de su enfoque sería ayudar a diagnosticar rápidamente enfermedades respiratorias, como la neumonía bacteriana o la tuberculosis. Y es que, aunque un análisis de sangre basado en patógenos puede no ser eficaz (ya que el patógeno está en el pulmón, no en la sangre), la prueba aún podría detectar la firma molecular reveladora que deja en la sangre del paciente, a través de la expresión genética de la persona.

Como parte del estudio internacional DIAMONDS, el siguiente paso es probar el enfoque en miles de pacientes en hospitales de Europa, África y Asia. Esta fase evaluará el nuevo enfoque frente al estándar de oro actual para el diagnóstico clínico y la probabilidad de que cambie la toma de decisiones clínicas.

«El uso de respuestas transcripcionales del huésped a la enfermedad es atractivo para el diagnóstico de fiebre en niños, en quienes los enfoques de diagnóstico tradicionales son particularmente difíciles.

Hemos demostrado que nuestro enfoque es útil para responder preguntas clínicas estrechamente definidas, pero hay un claro beneficio al ampliarlo para incluir una gama más amplia de enfermedades y una clasificación más detallada», dice Dominic Habgood-Coote, investigador asociado del Departamento de Enfermedades Infecciosas del Imperial College de Londres y primer autor del artículo.

El profesor Levin añadió: «soy médico y la razón por la que investigamos es que queremos algo mejor para los pacientes. Creo que el entusiasmo en torno a esta plataforma es la implicación clínica. Si podemos trasladarla al uso clínico, realmente podría transformar los servicios de salud«.

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