Cómo funciona la cápsula magnética que promete facilitar el estudio del microbioma intestinal

El intestino delgado es uno de los territorios más esquivos del cuerpo humano. Mide entre seis y siete metros de longitud, se pliega sobre sí mismo en el abdomen y alberga comunidades de microorganismos cuya relación con la salud aún no se comprende del todo.

Estudiarlo desde adentro ha sido históricamente un problema sin solución cómoda: los métodos disponibles son invasivos, incómodos para el paciente o directamente incapaces de llegar a las zonas más profundas del órgano. Ese vacío es el que un equipo de investigadores de la Universidad de Tokio se propuso reducir con un dispositivo capaz de tomar muestras del microbioma intestinal de manera controlada y mínimamente invasiva.

El desafío no es menor y los primeros datos se obtuvieron de modelos animales. Las endoscopias convencionales, procedimientos en los que se introduce una cámara flexible por la boca o el ano para examinar el tracto gastrointestinal, logran visualizar el comienzo del intestino delgado desde arriba y el tramo final del intestino grueso desde abajo, pero dejan sin explorar la mayor parte del intestino delgado.

Existen cápsulas endoscópicas que el paciente ingiere y que transmiten imágenes mientras atraviesan el sistema digestivo, aunque estas están diseñadas para ver, no para recolectar muestras. Tomar material biológico directamente de la superficie del intestino delgado, y en particular del microbioma, la comunidad de bacterias y otros microorganismos que habitan ese tramo, sigue siendo una tarea difícil con los instrumentos actuales.

Frente a ese panorama, investigadores liderados por la Universidad de Tokio desarrollaron y pusieron a prueba un prototipo de cápsula controlable que puede desplazarse por el intestino delgado y recolectar muestras de su superficie mediante un pequeño cepillo retráctil. Los resultados de esa prueba de concepto fueron publicados en la revista Device.

La cápsula se mueve con imanes y recoge muestras con un cepillo

El dispositivo es compacto y reúne en su interior tres componentes clave: un cepillo flexible, un mecanismo de tornillo y una serie de imanes. Su funcionamiento es el siguiente: dos brazos robóticos equipados con imanes externos controlan, sin ningún contacto físico directo, los imanes que lleva la cápsula por dentro.

Uno de los brazos la estabiliza cerca de la zona que se quiere muestrear; el otro activa el mecanismo interno de tornillo para extender el cepillo, barrer la superficie intestinal y retractarlo nuevamente hacia adentro, guardando la muestra en su interior.

“En este estudio de etapa temprana, demostramos una cápsula que puede recolectar activamente muestras biológicas útiles de la superficie intestinal usando un cepillo retráctil controlado magnéticamente”, afirmó Yuguo Dai, investigador postdoctoral de la Escuela de Posgrado en Ingeniería de la Universidad de Tokio, según el comunicado de prensa.

Las muestras obtenidas fueron aptas para análisis de microbioma, precisó Dai en el mismo comunicado, a través de una técnica genética que permite identificar qué tipos de bacterias están presentes en una muestra.

Las pruebas no se realizaron en personas sino en intestinos delgados de cerdo extraídos en laboratorio, lo que permitió al equipo verificar la viabilidad del concepto sin los riesgos de una prueba en humanos. En ese contexto controlado, el dispositivo logró desplazarse, posicionarse y tomar muestras de forma exitosa.

Un método que apunta a ser más cómodo y a llegar donde otros no llegan

La motivación detrás de este desarrollo no es solo técnica. Los procedimientos actuales para obtener muestras del intestino delgado, como los catéteres nasointestinales, tubos que se introducen por la nariz hasta el intestino, son incómodos y con tasas de éxito variables. Una alternativa ingerible, que el paciente simplemente trague, representa una diferencia concreta en términos de tolerancia al procedimiento.

“Vemos esta tecnología como un potencial complemento a los métodos clínicos de muestreo existentes, particularmente para pacientes de difícil acceso o que podrían beneficiarse de un procedimiento menos invasivo y menos incómodo”, afirmó Dai, según el comunicado de prensa.

La posibilidad de acceder a distintos tramos del intestino delgado también tiene implicaciones científicas de fondo. El microbioma varía por zona intestinal: distintas secciones albergan comunidades bacterianas con composiciones diferentes, y esas diferencias pueden estar vinculadas a diversas condiciones de salud. Esa variación espacial es información que los análisis de materia fecal no pueden brindar con precisión, porque esas muestras solo reflejan el tramo final del recorrido digestivo.

Quedan obstáculos técnicos antes de pensar en aplicaciones clínicas

El propio equipo es claro sobre los límites actuales del prototipo. Dos problemas técnicos deben resolverse antes de que este tipo de dispositivo pueda considerarse para su uso en personas. El primero es el tamaño de la cápsula: para que pueda ingerirse con facilidad y moverse sin obstáculos por el sistema digestivo, deberá reducirse más de lo que está hoy.

El segundo es la distancia operativa de los imanes: en las pruebas de laboratorio, los brazos robóticos con imanes externos estaban muy cerca del intestino, pero en el cuerpo humano la distancia entre la superficie corporal y ese órgano es considerablemente mayor, lo que exige ampliar de forma notable el alcance magnético del sistema.

A esos dos desafíos se suma la necesidad de garantizar que las muestras recolectadas no se contaminen ni se degraden durante el tiempo que la cápsula permanece dentro del cuerpo antes de ser recuperada.

“Por ahora, nuestros resultados iniciales son alentadores y estamos satisfechos de poder demostrar que el concepto básico es viable. Nuestros próximos pasos son superar los desafíos de tamaño, distancia operativa y asegurar que las muestras recolectadas estén protegidas”, señaló Dai, según el comunicado de prensa.

De cara al futuro, si el dispositivo logra superar las validaciones clínicas necesarias, podría ofrecer una alternativa menos gravosa para los pacientes que requieren muestreos intestinales repetidos y, al mismo tiempo, abrir una ventana inédita al estudio de cómo el microbioma se distribuye a lo largo del intestino delgado y de qué manera esa distribución incide en la salud humana.