Una bacteria transg¨¦nica diagnostica c¨¢ncer en la orina

La bacteria Escherichia coli es un ser vivo sencillo ¨Ctiene unos 4.300 genes- y vulgar ¨Cabunda en el intestino de aves y mam¨ªferos, y por ello tambi¨¦n en sus heces, normalmente, sin provocar mayores problemas-. Pero tras manipular convenientemente su genoma en el laboratorio es capaz de abandonar su papel (colaborar en el proceso digestivo) y asumir funciones complejas reservadas a sofisticados equipos de diagn¨®stico por imagen (TAC, resonancias magn¨¦ticas, tomograf¨ªa por emisi¨®n de positrones) como la identificaci¨®n de met¨¢stasis en el h¨ªgado de ratones. Si hay un tumor, el microorganismo lo se?ala con la coloraci¨®n de la orina. "Han convertido las bacterias en bactodoctores", resume el especialista en biolog¨ªa sint¨¦tica de la Universitat de Val¨¨ncia (UV) Manuel Porcar.

Un grupo de la Universidad de California (San Diego) y el Massachusetts Institute of Technology (MIT) describe en Science Translational Medicine c¨®mo han transformado una cepa de la bacteria en una herramienta de diagn¨®stico viva. La misma publicaci¨®n recoge el trabajo de otro equipo, formado por investigadores de la Universidad de Stanford y de Montpellier, que, a trav¨¦s de una estrategia diferente, ha manipulado la E. coli para que identifique la presencia de glucosuria ¨Cexceso de glucosa ligada a la diabetes- tambi¨¦n en la orina. En ambos casos, como detalla Porcar, investigador del Institut Cavanilles de Biodiversitat i Biologia Evolutivade la UV, el esquema empleado es el mismo: incorporar un n¨²mero determinado de genes en la estructura de la bacteria para, primero, detectar una alteraci¨®n del metabolismo sano ¨Cexceso de glucosa, un tumor- y, ante esta circunstancia, ser capaz de emitir una se?al medible ¨Cnormalmente con una coloraci¨®n o una luminiscencia-.

La met¨¢stasis en el c¨¢ncer de h¨ªgado es especialmente dif¨ªcil de detectar prematuramente mediante t¨¦cnicas de diagn¨®stico por imagen y, cuando da la cara, frecuentemente es demasiado tarde para garantizar el ¨¦xito del tratamiento. Este ¨®rgano suele ser el principal destino hacia donde se diseminan otros tumores, como el colorrectal, de mama o de p¨¢ncreas. De ah¨ª el inter¨¦s de los investigadores por dise?ar un mecanismo que permita la identificaci¨®n temprana de las neoplasias hep¨¢ticas mediante microorganismos modificados.

Los investigadores partieron de una caracter¨ªstica que tienen bacterias como la E. coli: su capacidad de abrirse paso desde el tracto intestinal hacia el h¨ªgado y su afinidad por unirse al tejido tumoral y colonizarlo. ¡°Nadie sabe con detalle por qu¨¦ sucede, probablemente tenga que ver con la falta de actividad del sistema inmunitario y la abundancia de nutrientes en la zona¡±, comenta Arthur Prindle, uno de los autores del trabajo que ha dirigido Tal Danino (del MIT) y Jeff Hasty (de la UCSD).

La primera parte del trabajo, encontrar la forma de que la bacteria se dirigiera al h¨ªgado, ya estaba resuelta. Si detectaba el tumor, lo colonizar¨ªa. Ahora faltaba que la bacteria ¨Cadministrada en una p¨ªldora- fuera capaz de lanzar una se?al en cuanto detectara tejido neopl¨¢sico. Para ello desarrollaron un complejo mecanismo en cadena. Insertaron en la bacteria un fragmento de ADN que produce una enzima (lacZ). Y desarrollaron un compuesto inyectable (galactosa unida a luciferina, una prote¨ªna luminiscente producida por las luci¨¦rnagas). La enzima se une al compuesto, lo fractura y libera la luciferina, que se filtra a trav¨¦s de los ri?ones y se expulsa por la orina. Es decir, si hay tumor, hay colonias de bacterias. Si hay bacterias hay producci¨®n enzim¨¢tica. Y si hay enzimas, liberan la luciferina a la orina, una prote¨ªna que se puede detectar en sencillos test de laboratorio.

Los cient¨ªficos recurrieron a ratones a los que indujeron tumores en el h¨ªgado para comprobar el procedimiento. Si las met¨¢stasis estaban presentes, debido a la reacci¨®n en cadena, la orina del rat¨®n era roja.

El otro trabajo sigue una estrategia es radicalmente distinta. La bacteria modificada gen¨¦ticamente no trabaja dentro del organismo, sino en unas esferas cubiertas de gel que se exponen a la orina y en funci¨®n de la mayor o menor presencia de glucosa adquieren diferentes tonalidades, algo muy parecido a como funcionan los test de embarazo convencionales. En este caso, los investigadores han empleado las herramientas de la biolog¨ªa sint¨¦tica para replicar estructuras de circuitos electr¨®nicos que, en lugar de responder a impulsos el¨¦ctricos lo hacen a sustancias qu¨ªmicas.

¡°Aunque funciona, los tiempos del kit no son competitivos, ya que tarda entre 16 y 18 horas, cuando el resultado debe de ser inmediato¡± comenta Porcar, quien, por contra, destaca el trabajo relacionado con el c¨¢ncer: "tiene aportaciones muy relevantes". Por ejemplo, haber conseguido transformar seres vivos en instrumentos de diagn¨®stico "in situ e in vivo", es decir, haber desarrollado "un kit de detecci¨®n de c¨¢ncer en el cuerpo". "Su aplicaci¨®n cl¨ªnica es muy clara: permitir¨ªa no solo la detecci¨®n de la met¨¢stasis, sino su respuesta al tratamiento a partir de las informaci¨®n que transmita la orina del paciente", a?ade.

De momento, el trabajo es experimental y habr¨ªa que observar si el mecanismo de acci¨®n se puede trasladar al cuerpo humano. Y medir otros aspectos, como el riesgo que supondr¨ªa en las personas la infecci¨®n inducida de bactodoctores. Con todo, los autores del trabajo ya est¨¢n pensando en usar los microorganismos no solo para diagnosticar tumores, sino para curarlos.