Nuevo sistema de prueba predice resultados de shock séptico
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Más de 1,7 millones de estadounidenses desarrollan sepsis cada año y más de 270.000 mueren a causa de ella. La afección que ocurre cuando el cuerpo tiene una respuesta extrema a una infección bacteriana o viral, lo que provoca una reacción en cadena que puede conducir a la insuficiencia orgánica y la muerte, tiene pocas estrategias de tratamiento.
Eso es lo que encontró Savas Tay hace unos años, cuando su madre murió de sepsis. «Aprendí que es muy poco lo que pueden hacer para monitorear y diagnosticar realmente a estos pacientes», dijo Tay, profesor asociado de ingeniería molecular en la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular (PME) de la Universidad de Chicago. «Un buen porcentaje de ellos finalmente morirá, lo cual es inaceptable, considerando las instalaciones, los médicos y las terapias de alta calidad que tenemos disponibles. Estaba un poco enfadado con la situación».
Así que Tay partió. hacer algo al respecto. Ahora, él y sus colaboradores han desarrollado un nuevo método extremadamente sensible que puede cuantificar las bacterias, un gen resistente a los antibióticos y los niveles de moléculas inmunitarias en pacientes con sepsis, mucho más rápido que los protocolos actuales.
Al implementar estas pruebas a intervalos, los investigadores también encontraron que no eran los niveles absolutos de estos marcadores lo que importaba, sino el cambio en los niveles. Usando el aprendizaje automático, predijeron con precisión qué pacientes con sepsis se recuperarían rápidamente, se recuperarían más tarde o, en última instancia, sucumbirían a la afección. En última instancia, esa información podría ayudar a los médicos a diagnosticar y tratar a los pacientes de una manera más personalizada.
«Nuestros hallazgos brindan un nuevo enfoque para el diagnóstico de la sepsis con el potencial de identificar el patógeno causal de manera temprana», dijo Gokhan Mutlu, profesor de medicina y jefe de medicina pulmonar y de cuidados críticos en UChicago y coautor de la investigación. «Esto nos permitirá usar los antibióticos apropiados antes de que los resultados del cultivo estén disponibles y minimizar el uso de los antibióticos necesarios para tratar la infección. Al combinar los datos relacionados con el patógeno y la respuesta del huésped, podemos predecir los resultados en los pacientes. con sepsis».
Los resultados se publicaron el 25 de mayo en la revista Nature Communications.
Comprender cómo tratar la sepsis
Porque la sepsis a menudo es causada por infecciones microbianas , la afección generalmente se trata inicialmente con antibióticos. El tratamiento debe realizarse rápidamente. Cualquier retraso en la administración de los antibióticos correctos aumenta las posibilidades de que el paciente muera. Pero los médicos a menudo no están seguros de qué bacteria está causando la infección, y los cultivos para identificar la bacteria pueden llevar días.
Incluso si los médicos pueden tratar la infección directamente, la afección puede hacer que la respuesta inmunitaria del cuerpo volverse exagerado. Al atacar a los patógenos, el sistema inmunitario puede liberar demasiadas proteínas del sistema inmunitario llamadas citoquinas, que en última instancia pueden abrumar al cuerpo y matar al paciente. Los medicamentos antiinflamatorios pueden ayudar a tratar esto, pero a menudo los médicos no saben cuándo se está produciendo esta «tormenta de citocinas» hasta que es demasiado tarde.
«El sistema inmunitario tiene un acelerador y un freno», dijo Tay. . «Se necesita el gas para matar los patógenos, pero se necesita el freno para no sobrepasar la inflamación y dañar al paciente. En todo esto, el tiempo es fundamental. Queríamos saber si podíamos monitorear la carga bacteriana y las citocinas en el al mismo tiempo, y monitorear sus cambios, para brindar una mejor orientación sobre quién debe recibir ciertos tratamientos».
Creación de una prueba extremadamente sensible
Tay, experto en análisis unicelulares y microfluidos , y su equipo desarrollaron una prueba de reacción en cadena de la polimerasa digital (PCR) que usa ensayos de litigación de proximidad digital para cuantificar los niveles de ciertos genes y proteínas en la sangre.
Específicamente, la prueba usa una muestra de sangre para evaluar para ADN bacteriano gramnegativo (GN) y grampositivo (GP), que es abundante en muchos pacientes sépticos. También analiza los niveles de las proteínas IL-6 y TNF, las citoquinas que el sistema inmunitario libera para atacar a los patógenos. Además, analiza el gen blaTEM, que significa resistencia a los antibióticos.
La prueba es extremadamente sensible para cuantificar cambios muy pequeños en las concentraciones de estas moléculas y proporciona resultados en unas pocas horas. Tay trabajó con neumólogos de la Universidad de Medicina de Chicago para probar la prueba en muestras de pacientes sépticos.
Los investigadores tomaron muestras una vez al día durante dos días de 32 pacientes y analizaron sus niveles de bacterias y proteínas. Descubrieron que los niveles bacterianos de los pacientes que sobrevivieron disminuyeron a medida que pasaba el tiempo.
Sin embargo, en casi todos los pacientes que fallecieron, los niveles de IL-6 aumentaron durante el tiempo que estuvieron en el hospital. Incluso los pacientes que tenían niveles bacterianos bajos al principio aún morían si sus niveles de IL-6 aumentaban, lo que demuestra que el sistema inmunitario potencialmente se excedió y atacó a su propio cuerpo.
Aunque la IL-6 se ha considerado un biomarcador importante en la sepsis anterior, los investigadores anteriores no se dieron cuenta de que era el cambio en los niveles, no los niveles mismos, lo que predecía este resultado.
Además, los investigadores encontraron varios pacientes con el gen que indica resistencia a los antibióticos, lo que sería información útil para los médicos que los tratan.
«La sepsis se manifiesta de manera diferente en cada persona, por lo tanto, tener una prueba como esta para arrojar luz sobre esa variación podría algún día ser utilizada por los proveedores para identificar qué pacientes pueden responder mejor». a ciertos tratamientos o intervenciones», dijo Krysta Wolfe, neumóloga y profesora asistente de medicina en UChicago, y coautora de la investigación.
Usando algoritmos de aprendizaje automático, los investigadores finalmente podrían use estos biomarcadores para predecir quién se recuperará temprano, tarde o morirá, con casi un 100 % de precisión.
«De repente, tenemos este método que nos permite comprender realmente cómo se van a recuperar estos pacientes». tarifa», dijo Tay. «Si hay pacientes a los que les va a ir mal, entonces puede comenzar a tratar a estos pacientes de diferentes maneras, tal vez con medicamentos que ayuden a bloquear el exceso del sistema inmunitario».
Extender la prueba a otras enfermedades
En este momento, la prueba se realiza en un laboratorio, pero Tay y su grupo están desarrollando una máquina que puede analizar muestras rápidamente en las UCI. Están procediendo con un ensayo clínico y esperan extender la prueba para incluir más grupos de bacterias más allá de los niveles de GN y GP, para ayudar a los médicos a comprender mejor qué antibióticos se necesitan para ayudar a reducir la resistencia a los antibióticos.
Esta prueba también podría extenderse a otras infecciones en las que las citoquinas pueden apoderarse del cuerpo, incluidas las infecciones virales como la COVID-19.
«Una prueba rápida como esta es necesaria en muchas situaciones y realmente podría cambiar el juego para tratamiento de la sepsis», dijo Tay. «Esta es una enfermedad que puede matar a todos, independientemente de su situación».
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Nuevas pistas sobre la sepsis pueden acelerar el diagnóstico Más información: M. Fatih Abasyank et al, La cuantificación digital ultrasensible de citoquinas y bacterias predice los resultados del shock séptico, Nature Communications (2020) . DOI: 10.1038/s41467-020-16124-9 Información del diario: Nature Communications
Proporcionado por la Universidad de Chicago Cita: Nuevo sistema de prueba predice resultados de shock séptico (2020 , 27 de mayo) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-05-septic-outcomes.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.