Cómo funciona el nuevo sistema que detecta infecciones peligrosas en tiempo real

La evolución constante de virus y bacterias representa una amenaza creciente para la salud pública global, debido al surgimiento de variantes más contagiosas, resistentes a medicamentos o capaces de evadir la inmunidad. Frente a este desafío, un grupo de científicos desarrolló una herramienta que permite identificar con rapidez las mutaciones infecciosas antes de que puedan convertirse en una crisis.

Investigadores de la Universidad de Cambridge, en colaboración con especialistas del Instituto Pasteur en Francia y ETH Zúrich en Suiza, publicaron un estudio en la revista científica Nature, que describe el diseño de una metodología llamada “phylowave”, la cual permite detectar cambios genéticos que potencian la propagación de patógenos en la población humana.

Con este enfoque, los expertos lograron analizar variantes de patógenos como SARS-CoV-2, Bordetella pertussis y Mycobacterium tuberculosis. Además, esta metodología, que permite identificar variantes más transmisibles de forma automática, se convierte en un avance sin precedentes debido a que abre la posibilidad de fortalecer la vigilancia epidemiológica, especialmente en regiones con recursos limitados.

Funcionamiento de la metodología y su impacto

La herramienta phylowave surge como una solución revolucionaria para abordar un desafío central en la vigilancia de enfermedades infecciosas: la identificación temprana de variantes de virus y bacterias con mayor capacidad de propagación.

Este sistema analiza árboles filogenéticos para detectar patrones de cambio genético que indican qué variantes son más exitosas en términos epidemiológicos. Según los autores del estudio, este método “resume los cambios en la composición poblacional de los árboles filogenéticos, permitiendo la detección automática de linajes con base en diferencias de aptitud”.

Una de las principales ventajas de esta metodología es su capacidad para funcionar con datos limitados y en tiempo real. A diferencia de las tradicionales, que dependen de definiciones previas y de la intervención de expertos para designar linajes, este enfoque identifica automáticamente variantes preocupantes en función de su éxito evolutivo y su propagación en la población.

“Nuestra herramienta proporciona una forma completamente objetiva de detectar nuevas cepas de patógenos, analizando su genética y cómo se propagan en la población”, señaló el profesor Julian Parkhill, del Departamento de Medicina Veterinaria de la Universidad de Cambridge, en un comunicado de prensa.

El sistema utiliza un modelo que combina datos genéticos con algoritmos avanzados para identificar mutaciones clave en patógenos que podrían potenciar su transmisión o resistencia a tratamientos. Por ejemplo, en el caso de SARS-CoV-2, se detectaron las mutaciones más relevantes en la proteína espiga, relacionadas directamente con su capacidad de infección.

Según el estudio, estas modificaciones “tienen un impacto significativo en la dinámica de aptitud de los patógenos”, permitiendo anticipar la aparición de variantes con ventajas selectivas.

En ese sentido, los expertos advirtieron que, además de su precisión, este sistema es accesible y eficiente, lo que lo convierte en una herramienta valiosa para países con recursos limitados. Basta con un número reducido de muestras para obtener resultados fiables.

La doctora Noémie Lefrancq, primera autora del informe y quien llevó a cabo el trabajo en el Departamento de Genética de la Universidad de Cambridge, aseguró: “Nuestro nuevo método proporciona una manera de mostrar, sorprendentemente rápido, si hay nuevas variantes transmisibles de patógenos circulando en las poblaciones, y puede usarse para una gran variedad de bacterias y virus”.

Y agregó: “Incluso podemos usarlo para empezar a predecir cómo se impondrán las nuevas variantes, lo que significa que se pueden tomar decisiones rápidamente sobre cómo responder”.

Resultados destacados del estudio

Los investigadores aplicaron este sistema a un grupo diverso de virus y bacterias, incluyendo SARS-CoV-2, Bordetella pertussis y Mycobacterium tuberculosis. Los resultados confirmaron su capacidad de identificar variantes ya conocidas y revelar linajes previamente no detectados, mostrando su eficacia tanto en patógenos ampliamente estudiados como en aquellos menos analizados.

En el caso de Bordetella pertussis, bacteria responsable de la tos ferina, detectó tres linajes nuevos que no habían sido identificados previamente. Según los autores, estas variantes presentan características genéticas que podrían estar vinculadas con su mayor propagación en la población.

“El método resulta particularmente oportuno para Bordetella pertussis, considerando su resurgimiento global y la aparición preocupante de linajes resistentes a antimicrobianos”, explicó el profesor Sylvain Brisse, del Instituto Pasteur, quien colaboró en la investigación.

Cuando se utilizó en Mycobacterium tuberculosis, bacteria que causa tuberculosis, el sistema identificó dos variantes resistentes a antibióticos que se están expandiendo en ciertas regiones. Este descubrimiento, aseguran los expertos, permite ajustar tratamientos para contener la propagación de estas cepas.

En ese tono, el profesor Henrik Salje, coautor del estudio, explicó que “si observamos una expansión rápida de un linaje resistente a antibióticos, podemos cambiar el tratamiento que se prescribe para intentar limitar su propagación”.

Por su parte, en el análisis de SARS-CoV-2, el sistema logró identificar con precisión mutaciones en la proteína espiga que están relacionadas con la transmisión del virus, incluyendo variantes de preocupación como Ómicron.

Los resultados destacaron que las variantes con ventajas en su aptitud epidemiológica tienden a dominar rápidamente las poblaciones de patógenos, una capacidad que permite “un seguimiento en tiempo real de los cambios en la población de patógenos, vinculando directamente estos cambios con su aptitud”, postularon los especialistas.

Implicaciones en la salud pública

La implementación de herramientas como phylowave promete revolucionar la vigilancia epidemiológica y la respuesta a enfermedades infecciosas a nivel global. Su capacidad para identificar variantes emergentes en tiempo real ofrece ventajas clave frente a los métodos actuales, que suelen depender de análisis más lentos y menos accesibles.

En palabras de los investigadores, esta metodología tiene el potencial de convertirse en “una parte integral de los sistemas de vigilancia de enfermedades infecciosas en todo el mundo”.

Además, entre las aplicaciones del sistema se encuentra la planificación de estrategias de vacunación. La detección temprana de linajes con mutaciones que permitan evadir la inmunidad inducida por vacunas puede guiar el diseño de nuevas formulaciones más efectivas.

“Este enfoque muestra con rapidez cuáles son las variantes más preocupantes en términos de su capacidad para causar enfermedad, permitiendo que una vacuna se enfoque específicamente en estas variantes”, señaló Henrik Salje, uno de los autores del estudio.

Además, el método también puede ser útil para ajustar tratamientos médicos frente a variantes resistentes a medicamentos. Por ejemplo, en el caso de linajes resistentes a antibióticos de Mycobacterium tuberculosis, podría informar a los médicos sobre el cambio necesario en las terapias prescritas, acción clave para limitar la expansión de estas cepas y evitar su diseminación a nivel comunitario.

Como concluye el estudio, esta herramienta proporciona “un enfoque ampliamente aplicable que puede guiar intervenciones dirigidas y mejorar la respuesta sanitaria ante patógenos emergentes”.