Una prueba rediseñada por la UCR marca un paso decisivo en la detección de bacterias resistentes

Veintiséis especialistas de la Universidad de Costa Rica (UCR), en colaboración con la Caja Costarricense de Seguro Social (CCSS), laboratorios privados y estudiantes, cosecharon un nuevo hito científico nacional, al ampliar las capacidades de una de las pruebas moleculares más importantes del mundo para detectar bacterias superresistentes a los antibióticos.

El avance, que constituye un rediseño de la PCR (reacción en cadena de la polimerasa), ya está publicado oficialmente en la revista científica Antibiotics y está disponible para ser utilizado por los laboratorios clínicos de Costa Rica, o bien, para que el análisis sea solicitado a la UCR. De esta manera, se fortalece la identificación temprana de estos microorganismos, lo que contribuye a fortalecer el tratamiento oportuno de las y los pacientes, así como su recuperación.

De acuerdo con el Dr. José Arturo Molina Mora, microbiólogo de la UCR y líder de la iniciativa, el logro se da a raíz de un esfuerzo que empezó en el 2023, como parte de los estudios rutinarios de especialistas de la UCR y de la CCSS para monitorear en el país las bacterias resistentes a los carbapenémicos —los medicamentos disponibles más avanzados, y el último recurso, para tratar las infecciones graves que pueden provocar la muerte—.

¡Así inició todo!

Durante el análisis de rutina, el equipo investigador identificó un patrón inusual: dos casos de análisis dieron resultados inconsistentes. El motivo estaba vinculado al sistema de detección por PCR.

El sistema de PCR es muy utilizado a nivel mundial para identificar patógenos, como los virus o, en este caso, las bacterias resistentes. El resultado de la PCR permite tener insumos para dar el mejor tratamiento posible al paciente y aumentar sus posibilidades de recuperación.

Sin embargo, aquí hay un detalle muy particular: al ser la PCR una prueba diseñada en el extranjero, es apta para identificar las bacterias resistentes más usuales a nivel internacional, pero podría no detectar ciertas variantes genéticas específicas que circulan en Costa Rica. Esto es esperable en pruebas desarrolladas para contextos internacionales.

Por eso, las y los profesionales de la CCSS y la UCR contrastan habitualmente algunos hallazgos de la PCR con otros análisis complementarios, a fin de mantener el sistema actualizado.

Dos de esos análisis complementarios son la inmunocromatografía —una técnica rápida que detecta proteínas producidas por bacterias resistentes— y la secuenciación del genoma, un estudio detallado del ADN bacteriano que permite identificar con precisión los genes de resistencia.

En esta ocasión, los hallazgos no coincidieron entre las tres pruebas, lo que llevó al equipo científico a adaptar el análisis lo más rápido posible. Esto, con el objetivo de ampliar la capacidad de detección de la PCR a las variantes genéticas de bacterias resistentes presentes en Costa Rica.

“La PCR trabaja bien para la gran mayoría de genes que se buscan. No obstante, la idea es que también pueda localizar las excepciones y hacerla funcionar. Esto está vinculado a un problema de fondo y es que nuestros genomas o versiones, lamentablemente, no están representados en las bases de datos internacionales. Como consecuencia, a nivel internacional no somos considerados en el diseño original de las pruebas que se hacen en los Estados Unidos o Europa y, por eso, se vuelven necesarios los rediseños”, expuso el Dr. Molina.

En efecto. En el estudio, las y los científicos encontraron un fenómeno conocido como gene drop-out, que ocurre cuando las variaciones genéticas locales no pueden ser reconocidas por los reactivos comerciales o los métodos estándar.

En este caso, la investigación de la UCR demostró que la variante IMP-18, altamente frecuente en Costa Rica y otros países de América Latina, no estaba siendo detectada por los sistemas comerciales y, por lo tanto, se requería un rediseño.

“El rediseño tiene implicaciones en los brotes hospitalarios para dos poblaciones muy importantes. Primero, en los pacientes negativos —que no tienen presencia de una bacteria resistente—. Generalmente, las pruebas convencionales duran de dos a tres días. En ese tiempo, un paciente negativo debe pasar en cama e inmovilizado sin necesidad. Reducir el tiempo de detección a dos horas es una ventaja enorme”, explicó la Dra. María José Uribe Calvo, microbióloga de la CCSS-Hospital México.

“Para los pacientes positivos, el rediseño reduce el tiempo de ventana en la cual el paciente puede estar infectando a otras poblaciones”, complementó la Dra. Uribe.

La mejora

En términos sencillos, el ajuste de la PCR consistió en adaptar los genes que busca la prueba. Para ello, el equipo analizó el genoma completo de bacterias resistentes detectadas en los hospitales del país e identificaron la variante local del gen de resistencia: el IMP-18.

El gen IMP es uno de los responsables de producir carbapenemasas, que son enzimas que anulan la acción de los antibióticos. Dichas carbapenemasas permiten que los microorganismos sobrevivan al fármaco, incluso, frente a los tratamientos contra bacterias más potentes como los carbapenémicos.

En el caso específico de Costa Rica, uno de los genes de resistencia predominantes es, justamente, el IMP-18 que, al no estar fuertemente presente en las bases de datos internacionales, pasaba inadvertido por la prueba estándar o comercial. Lo anterior, a pesar de que esta variante bacteriana genera resistencia a múltiples antibióticos y posee un gran potencial para causar infecciones intrahospitalarias.

“El rediseño es un logro colectivo con implicaciones para la salud de las personas. En el mismo ambiente clínico se detectó el desafío y en la UCR estudiamos el fenómeno para afrontarlo. Se suele pensar que la prueba molecular es la más poderosa, pero en este caso no fue así. Se vio que era necesario optimizarla. El resultado de la prueba ayuda a decidir el tipo de medicamento que va a recibir el paciente, brindar el tratamiento adecuado y evitar el fallecimiento”, afirmó el Dr. Molina.

Con esa información, el equipo se dedicó al rediseño de los cebadores —los fragmentos que le permiten a la PCR reconocer el ADN— y se desarrolló un qPCR ajustado a las secuencias genéticas presentes en la región.

“Estos rediseños son necesarios porque algo similar pasó con el Sars-COV-2, cuando la PCR redujo su capacidad de detección por las mutaciones que presentaba el virus, como fue la variante Ómicron. Por lo tanto, este fenómeno no es nuevo y lo que hemos hecho es un aporte muy importante para la región. Eventualmente, podrían generarse nuevas variantes —nuevas mutaciones— y no ser detectadas. Por eso, es necesaria la vigilancia”, aseveró el Dr. Molina.

El hecho de que el país lograra un rediseño de la prueba significa que Costa Rica ya no depende totalmente de pruebas creadas para otros continentes y que, a nivel nacional, existe el talento científico necesario para identificar sus propias variantes bacterianas y, así, efectuar las acciones de salud necesarias que ayuden a salvar más vidas.

“Es muy importante para la población poder conocer cuáles son aquellos agentes que están causando problemas de resistencia porque no, necesariamente, son los mismos que se pueden encontrar en otras latitudes a nivel internacional. Tener estos ensayos nos permite dirigir, de una mejor forma, las estrategias nacionales para el control de estas infecciones”, aseguró el Dr. Juan Carlos Villalobos Ugalde, presidente del Colegio de Microbiólogos y Químicos Clínicos de Costa Rica.

La validación

Por supuesto, faltaba el último paso: la validación. El ensayo fue validado mediante una secuenciación genómica en 119 aislamientos clínicos; es decir, se analizó el ADN de 119 bacterias de pacientes reales para comprobar que la prueba funcionaba bien.

Al concluir este paso se confirmó que la nueva prueba adaptada por la UCR sí ampliaba con éxito la capacidad de detección de estas bacterias.

En el análisis de genoma completo enfocado en el IMP-18, por ejemplo, el qPCR adaptado por la UCR alcanzó un 100 % de sensibilidad —capacidad de hallar la variante—. En contraste, el qPCR automatizado (el internacional) presentó un 0 % de sensibilidad —no localiza la variante—, detalla el estudio científico.

“De las 119 muestras, la PCR rediseñada detectó el gen IMP-18 en 14 casos. Posteriormente, estos aislamientos fueron secuenciados y se confirmó la presencia del gen en estos 14 casos. El resultado de la secuenciación coincidió con el resultado de la prueba de PCR rediseñada, lo que indica que el rediseño funciona”, mencionó el Dr. Molina.

El estudio también halló que varias de estas bacterias pertenecen a clones —bacterias casi idénticas— de alto riesgo que circulan en hospitales desde hace más de una década, lo que subraya la persistencia y diseminación silenciosa de bacterias altamente resistentes cuando no se detectan de forma adecuada.

“Además del IMP-18, nosotros también hicimos la prueba para el gen VIM. En estos momentos, varios laboratorios pueden tener la certeza de que las pruebas moleculares disponibles arrojan resultados congruentes para estos dos genes, porque lo comparamos con otras pruebas para hallar VIM y IMP”, explicó el Dr. Molina.

Lo que viene

Con el nuevo aporte, el equipo de investigación continuará sus acciones de vigilancia para asegurar mecanismos optimizados a la realidad genética de Costa Rica, que colabore en la mejora de la vigilancia, el control de infecciones y la toma de decisiones clínicas.

Por supuesto, las y los científicos reconocen que aún quedan muchas preguntas por responder. Por ejemplo, la colección de cepas analizadas estuvo compuesta por aislamientos resistentes a carbapenémicos y no representa a la población general de bacterias causantes de infecciones del país.

Además, solo se incluyeron cepas de Costa Rica, aunque estas comparten perfiles de resistencia con otros reportados en América Latina. De igual forma, aún hay varias interrogantes en torno a la función y expresión de las versiones genéticas, así como la contribución de otros mecanismos al fenotipo de resistencia.

Mientras esas metas se concretan en proyectos de investigación futuros, por el momento las y los autores recomiendan a los laboratorios clínicos del país no confiar únicamente en pruebas moleculares automatizadas y, en la medida de lo posible, integrar variedad de métodos diagnósticos para corroborar los resultados.