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Los avances en la EM MALDI-TOF han ampliado considerablemente su uso en los laboratorios de diagnóstico de alto rendimiento
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La espectrometría de masas de desorción láser asistida por matriz (MALDI-TOF MS) se ha convertido en una herramienta bien establecida para la identificación de patógenos en una variedad de muestras de pacientes. Aunque esta tecnología se ha utilizado para la identificación de bacterias durante muchos años, las nuevas generaciones de MALDI-TOF MS están ampliando rápidamente las capacidades de esta tecnología en un entorno clínico de gran volumen
Las últimas iteraciones de instrumentos de EM MALDI-TOF pueden detectar una gama más amplia de biomoléculas, han ampliado las capacidades de identificación de patógenos y mejoran la eficiencia del procesamiento para los diagnósticos de alto rendimiento. Estas mejoras facilitan directamente un cambio más rápido del diagnóstico al tratamiento y orientan aún más las estrategias terapéuticas mediante nuevos métodos de prueba de sensibilidad antimicrobiana. La continua evolución de la EM MALDI-TOF ha consolidado esta tecnología como un componente clave de los laboratorios de diagnóstico.
Utilización de la EM MALDI-TOF para aplicaciones que van más allá de la identificación bacteriana
Con el aumento de la prevalencia de las infecciones bacterianas resistentes a los antimicrobianos, el uso adecuado de los antibióticos es fundamental para evitar el desarrollo de nuevos patógenos resistentes que puedan eludir las opciones de tratamiento actuales. Las técnicas clásicas de microbiología pueden proporcionar perfiles de sensibilidad antimicrobiana (AMS) mediante la determinación de concentraciones inhibitorias mínimas para los patógenos de interés, pero este enfoque requiere hasta 72 horas para producir resultados. En los casos críticos, este tiempo de respuesta relativamente lento es un obstáculo importante para el tratamiento oportuno del paciente que lo necesita y puede obligar a los profesionales sanitarios a prescribir antibióticos de eficacia desconocida para el patógeno en cuestión.
La técnica MALDI-TOF MS utiliza nuevos métodos de detección para determinar la AMS sin necesidad de realizar ensayos de crecimiento que requieren mucho tiempo y trabajo, lo que permite obtener perfiles de susceptibilidad más rápidamente que el estándar tradicional. Dirigido por el Dr. Karsten Becker, un grupo del Instituto de Microbiología Médica de Muenster (Alemania) utilizó la EM MALDI-TOF para determinar la MGA con una sensibilidad y especificidad de hasta el 100% en cuatro o cinco horas, dependiendo del patógeno de interés. El equipo de Becker determinó con éxito los perfiles de AMS de cepas de Klebsiella y Pseudomonas comparando las intensidades espectrales durante el crecimiento en microgotas de medios que contenían antimicrobianos. Los cambios espectrales en presencia de medios con antimicrobianos indicaban de forma predecible la resistencia de las cepas.
En otros casos, la EM MALDI-TOF se ha adaptado para detectar proteínas que confieren resistencia a los antibióticos debido a la presencia de genes de resistencia conocidos en las bacterias. Por ejemplo, algunas cepas de Bacteroides fragilis patógenas albergan un gen que codifica la metalobetolactamasa, que confiere resistencia a casi todos los fármacos betalactámicos. Mediante la EM MALDI-TOF, los desplazamientos espectrales específicos pueden determinar la presencia de este factor de resistencia, orientando así a los profesionales sanitarios hacia opciones terapéuticas alternativas
Además, la EM MALDI-TOF se ha utilizado para generar "huellas" proteómicas que facilitan la clasificación de Staphyloccoccus aureus en función de sus perfiles de resistencia. Dada la prevalencia del S. aureus resistente a la meticilina (SARM) como infección problemática resistente a los antibióticos que causa aproximadamente 20.000 muertes al año en los Estados Unidos, la identificación eficiente de un brote es fundamental para mejorar los resultados sanitarios. Por lo tanto, el uso de la EM MALDI-TOF para la elaboración de perfiles de AMS demuestra una aplicación prometedora para esta tecnología más allá de la identificación estándar de patógenos.
La evolución del panorama comercial de la EM MALDI-TOF
El lanzamiento de nuevas generaciones de instrumentos de EM MALDI-TOF refleja el avance de la tecnología de EM MALDI-TOF aplicada al diagnóstico clínico. La empresa de diagnóstico global bioMerieux ha anunciado recientemente la autorización 510(k) de la FDA para su última iteración de EM MALDI-TOF, VITEK MS PRIME. Esta autorización sigue a la marca CE del producto en abril de 2021, lo que permite su disponibilidad en el mercado de Estados Unidos, Europa y otras regiones del mundo. VITEK MS PRIME muestra muchas de las actualizaciones recientes de esta tecnología, diseñadas específicamente para agilizar los diagnósticos. Las nuevas características permiten la carga continua de muestras sin interrumpir el procesamiento actual y permiten priorizar las muestras para los casos críticos que necesitan un diagnóstico inmediato. Además, el sistema de identificación de patógenos de VITEK MS PRIME puede integrarse con la tecnología MALDI-TOF de bioMerieux para realizar pruebas de AMS, lo que proporciona un diagnóstico eficaz y una orientación terapéutica.
Shimadzu Scientific Instruments también ha lanzado recientemente su último MALDI-8030, que mejora significativamente las capacidades de detección de los modelos anteriores. El MALDI-8030 refleja específicamente la necesidad de ampliar las clases de biomoléculas que pueden ser analizadas por MALDI-TOF MS, y a su vez ampliar la identificación de patógenos. El modelo de Shimadzu analiza tanto los iones positivos como los negativos (polaridad dual), lo que facilita una mejor detección de una gama más amplia de moléculas, como péptidos, oligonucleótidos, lípidos, glicanos, polímeros y moléculas pequeñas. La capacidad de detectar diferentes clases de moléculas puede ampliar la base de datos de organismos identificables e idealmente permite una caracterización fenotípica más completa de los patógenos conocidos. Como ejemplo principal, unas huellas moleculares más completas proporcionarán un mejor perfil de AMS para los patógenos detectados y, en última instancia, facilitarán unas estrategias de tratamiento más eficaces al tiempo que limitan la resistencia a los antibióticos.
Aplicación de la EM MALDI-TOF a la pandemia COVID-19
La pandemia COVID-19 causada por el SARS-CoV-2 sigue generando infecciones generalizadas en todo el mundo a medida que surgen nuevas variantes patógenas. El SARS-CoV-2 suele diagnosticarse mediante RT-PCR utilizando combinaciones de cebadores y sondas que se unen a secuencias de nucleótidos virales que luego se amplifican para su detección. Sin embargo, las últimas variantes del SARS-CoV-2 son motivo de preocupación porque las nuevas mutaciones pueden impedir la unión del cebador/sonda a las secuencias virales, lo que hace que muchas de las técnicas de RT-PCR utilizadas habitualmente sean propensas a obtener resultados falsos negativos
Un grupo dirigido por el Dr. Alberto Paniz-Mondolfi, de la Escuela de Medicina Icahn del Monte Sinaí (Nueva York), ha combinado recientemente el uso de la EM MALDI-TOF con la RT-PCR para mejorar la detección de las distintas variantes del SARS-CoV-2. El equipo de Paniz-Mondolfi combinó las dos tecnologías para detectar de forma fiable cinco objetivos diferentes en dos genes virales. En particular, la adición de MALDI-TOF MS facilitó la detección de genes virales que no se detectaron sólo con la RT-PCR debido a las mutaciones de las secuencias virales. El trabajo de Paniz-Mondolfi ilustra aún más las amplias capacidades de la última tecnología MALDI-TOF MS.
Avances en el diagnóstico clínico
A medida que los laboratorios de diagnóstico evolucionan para dar cabida a mayores cargas de muestras y a capacidades de diagnóstico más sofisticadas, los avances en la EM MALDI-TOF demuestran que esta tecnología ha llegado para quedarse. MALDI-TOF ya se ha establecido como un estándar para la identificación de patógenos, pero las actualizaciones más recientes han mejorado significativamente la gama de organismos identificables y han ampliado la funcionalidad de la tecnología para incluir perfiles de sensibilidad antimicrobiana. De este modo, el MALDI-TOF no sólo proporciona un diagnóstico eficaz, sino que también facilita planes de tratamiento más efectivos. Además, los últimos instrumentos MALDI-TOF MS están específicamente diseñados para facilitar el procesamiento de muestras de alto rendimiento con la capacidad de priorizar sin problemas las muestras urgentes. En conjunto, estas características convierten a la EM MALDI-TOF en un componente clave de los laboratorios de diagnóstico que pretenden ofrecer diagnósticos de gran volumen con orientación terapéutica basada en la evidencia.
