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Tecnologías emergentes en POCT

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Están surgiendo avances considerables en los dispositivos de pruebas en el punto de atención (POCT) a partir de las plataformas lab-on-a-chip, las innovaciones en la tecnología basada en los teléfonos inteligentes y la tecnología vestible. Los sistemas de aprendizaje profundo basados en la nube anuncian una futura revolución.

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"La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha respaldado el diagnóstico a pie de cama como la principal prioridad de investigación en respuesta a la epidemia, que lleva ya dos años sin remitir. El objetivo es mejorar el tiempo de respuesta y la facilidad de uso en comparación con la prueba PCR de referencia en el laboratorio. Para ello, se han incluido pruebas rápidas de antígenos, métodos alternativos de amplificación nucleica y nuevos sensores cerca de los pacientes.

La POCT se desplegará en múltiples contextos clínicos en 2021

La POCT se está desplegando en varios contextos sanitarios en 2021. Las aplicaciones más evidentes son el control de la glucosa en sangre y las pruebas de embarazo. "Existen dispositivos de diagnóstico y pruebas POC muy extendidos, como la monitorización de la glucosa, las pruebas de embarazo e infertilidad, las pruebas de enfermedades infecciosas, las pruebas de colesterol y los marcadores cardíacos", afirma Amit Saha, del Centro de Tecnología Genómica de Stanford (California). En la actualidad, el análisis de gases en sangre, junto con la hemoglobina, el tiempo de protrombina y las pruebas de enfermedades infecciosas son las aplicaciones dominantes en el mercado de las POCT.

De cara al futuro, los marcadores tumorales, la citometría de flujo (sobre todo para el seguimiento de la quimioterapia), las pruebas de la función endocrina y el seguimiento de fármacos terapéuticos se beneficiarán de los recientes avances tecnológicos en el campo de las POCT.

Los avances tecnológicos cambian las aplicaciones POCT

La miniaturización de la tecnología de chips, la microfluídica y los nuevos biosensores han propiciado el diseño de nuevos sistemas para las POCT. La tecnología Lab-on-a-chip es uno de los principales impulsores de la POCT, especialmente en el diagnóstico de enfermedades infecciosas. Esta tecnología permite utilizar en el punto de atención diversos bioensayos, como el cultivo microbiológico, la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y el ensayo inmunoenzimático (ELISA)

Asimismo, las tecnologías microfluídicas emergentes incluyen un conjunto de componentes miniaturizados que permiten analizar muestras químicas o biológicas a nivel microscópico. Los dispositivos POCT basados en la microfluídica se utilizan ampliamente en la biología molecular y en el análisis químico y bioquímico. Permiten la detección y la regulación de fluidos en una sola unidad. Una mayor sensibilidad y especificidad a la hora de detectar los analitos objetivo en volúmenes pequeños supera varios retos que se plantean al utilizar las técnicas POCT tradicionales", afirmó Saha. En la actualidad, las POCT se centran en dos tecnologías: el ensayo de flujo lateral (LFA) y la amplificación de ácidos nucleicos. La primera se utiliza en las pruebas de embarazo; en las pruebas de detección del VIH, el virus del herpes simple, la hepatitis, las enfermedades infecciosas (ébola, dengue, malaria, virus del Zika) y las infecciones respiratorias; y para el diagnóstico y el pronóstico de enfermedades como el cáncer, mediante la identificación de biomarcadores específicos. La segunda, mucho más sensible y específica, se basa en las reacciones en cadena de la polimerasa (PCR) en un chip y en la amplificación isotérmica. La amplificación del ácido nucleico puede utilizarse para detectar toda una serie de enfermedades infecciosas, como la neumonía por micoplasma, la Bordetella pertussis, la neumonía por legionela, el virus de la gripe A, el SARS, la legionela, el Aspergillus, el virus del Nilo Occidental y, ahora, el SARS-CoV-2.

Un séptimo formato se une a los POCT

Los fabricantes de dispositivos POCT buscan continuamente formas de diseñar productos que ofrezcan una mayor comodidad al usuario de forma rentable. Los POCT se basan en seis formatos principales: de sobremesa, de monitorización, transportable, portátil, de mano y desechable. En los últimos años, los últimos avances han supuesto el lanzamiento de un séptimo: los dispositivos inteligentes con smartphones y los dispositivos wearables. Los POCT móviles utilizan sensores para detectar las señales de las muestras in vitro, mientras que los POCT vestibles detectan las señales directamente en el cuerpo. Ambos sistemas envían luego los resultados cuantificados a la clínica mediante comunicación inalámbrica. Pueden utilizarse diversos fluidos corporales, como lágrimas, orina, sangre, sudor y saliva, para analizar metabolitos, hormonas, proteínas, virus y bacterias

Los teléfonos inteligentes actúan como miniordenadores para la cuantificación de datos sensibles y específicos con sensores incorporados, cámaras de alta resolución, rápida conectividad inalámbrica y la capacidad de utilizar diversos programas y aplicaciones. Esto significa que pueden funcionar como sensores y detectores autónomos en los POCT móviles, señaló Saha

Del mismo modo, los dispositivos POCT portátiles pueden ser sensores físicos utilizados para adquirir muestras de la piel, el ojo o la boca con una invasión mínima. Se presentan en diversas formas, como tatuajes, parches, bandas, relojes, gafas y lentes de contacto, y pueden integrarse con teléfonos inteligentes para la captura de datos. Este tipo de pruebas es especialmente importante para los pacientes que sufren condiciones críticas, ya que pueden controlar su salud constantemente sin necesidad de ir al hospital, o de personal capacitado.

Inteligencia artificial y aprendizaje automático

La inteligencia artificial (IA), el aprendizaje automático (AM) y las redes neuronales están comenzando a integrarse en los POCT. Estos módulos de IA han demostrado su valor en los estudios de diagnóstico. Sin embargo, la precisión de las aplicaciones de pruebas varía mucho y se advierte que no se debe confiar en ellas. El futuro es prometedor. Dado que las muestras pueden digitalizarse directamente en el punto de atención (POC), las técnicas avanzadas de diagnóstico digital, como el análisis de muestras mediante algoritmos de IA médica, pueden desplegarse fuera de los laboratorios de alta gama. Por lo tanto, la microscopía digital en el punto de atención, apoyada por el análisis de imágenes digitales automatizadas y la IA, podría desplegarse para el diagnóstico rutinario de microscopía en muestras recogidas durante la cirugía del cáncer, o en muestras de parasitología, con énfasis en áreas potenciales de aplicación en entornos de bajos recursos", añadió Oscar Holmström, de la Facultad de Medicina de la Universidad de Helsinki."

POCT y Covid-19

Métodos POCT más prometedores del SARS-CoV-2: inmunoensayos para la detección de anticuerpos y antígenos, RT-PCR como patrón de oro, amplificación isotérmica y tecnología de edición del genoma CRISPR/Cas9 como técnica emergente. Debido al aumento de los casos confirmados de Covid-19 en todo el mundo, se necesita urgentemente un POCT rápido y fiable para la detección temprana. Un dispositivo POCT fiable podría reducir el transporte, el riesgo de propagación de la infección, la presión sobre la asistencia sanitaria y el coste de la atención. A pesar de los brotes causados por enfermedades víricas infecciosas como el MERS, el SARS y el Ébola, las plataformas POCT existentes no estaban suficientemente preparadas para hacer frente a la amenaza vírica del Covid-19. Sin embargo, en 2020 se hicieron grandes esfuerzos en POCT para mejorar la detección de Covid-19.

Aumento de la demanda de POCT

Los sistemas POCT representan el 30% de los diagnósticos in vitro. Según Reportlinker, se prevé que el mercado mundial de POCT experimente un rápido crecimiento en pocos años: se estima que alcanzará los 50.600 millones de dólares en 2025, frente a los 29.500 millones de dólares en 2020, lo que supone una CAGR del 11,4%. Quince actores clave del mercado: Abbott Laboratories (EE.UU.), Roche Holding AG (Suiza), Siemens Healthineers AG (Alemania), Danaher Corporation (EE.UU.), Becton Dickinson and Company (EE.UU.), Johnson & Johnson (EE.UU.), Instrumentation Laboratory Company (EE.UU.), PTS Diagnostics Inc (EE.UU.), Quidel Corporation (EE.UU.), Chembio Diagnostic Systems Inc (EE.UU.), Sekisui Diagnostics LLC (EE.UU.), Nova Biomedical Corporation (EE.UU.), EKF Diagnostics Holdings plc (Reino Unido), AccuBioTech Co, Ltd (China) y Trinity Biotech Plc (Irlanda). Ingresos previstos para 2022 por producto en el mercado POCT: control de la glucosa (39%), análisis de gases en sangre (15%), marcadores cardíacos (13%), enfermedades infecciosas (8%), pruebas de embarazo y fertilidad (5%), abuso de alcohol y drogas (5%), pruebas de hemoglobina (4%), pruebas de colesterol (3%), química de la orina (3%), marcadores tumorales (3%), otros (2%).