Una prueba de COVID-19 que es tan sencilla como respirar

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Emily Robart, coordinadora de investigación clínica en la Universidad de Ohio, muestra el funcionamiento de la prueba de aliento del COVID-19 que actualmente está siendo evaluada por la Administración de Medicamentos y Alimentos de Estados Unidos (FDA, por su sigla en inglés), en Columbus, Ohio, el 2 de julio de 2021. (Maddie McGarvey/The New York Times)
Emily Robart, coordinadora de investigación clínica en la Universidad de Ohio, muestra el funcionamiento de la prueba de aliento del COVID-19 que actualmente está siendo evaluada por la Administración de Medicamentos y Alimentos de Estados Unidos (FDA, por su sigla en inglés), en Columbus, Ohio, el 2 de julio de 2021. (Maddie McGarvey/The New York Times)

En mayo, músicos de decenas de países acudieron a Róterdam, Países Bajos, para participar en el Festival de Eurovisión. A lo largo del concurso, los intérpretes, ataviados con trajes de lentejuelas, coronas decoradas o, en un caso, un enorme par de alas de ángel, cantaron y lucharon por su oportunidad de ganar el título.

No obstante, antes de que se les permitiera subir al escenario, tuvieron que aprobar una cosa más: una prueba de aliento.

Cuando llegaron al recinto, se les pidió que soplaran en un dispositivo del tamaño de una botella de agua llamado SpiroNose, que analizaba los compuestos químicos de su aliento para detectar las señales de una infección por coronavirus. Si los resultados eran negativos, los artistas podían competir.

El dispositivo SpiroNose, fabricado por la empresa holandesa Breathomix, es solo una de las muchas pruebas de COVID-19 basadas en el aliento que se están desarrollando en todo el mundo. En mayo, la agencia sanitaria de Singapur les concedió una autorización provisional a dos pruebas de este tipo, fabricadas por las empresas nacionales Breathonix y Silver Factory Technology, y los investigadores de la Universidad Estatal de Ohio aseguran que le solicitaron a la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos una autorización de emergencia para su analizador de aliento para el COVID-19.

“Creo que ahora está claro que se puede detectar esta enfermedad con una prueba de aliento”, señaló Paul Thomas, químico de la Universidad de Loughborough, Inglaterra. “Esto no es ciencia ficción”.

Los científicos llevan mucho tiempo interesados en crear dispositivos portátiles que puedan detectar una enfermedad con rapidez y sin dolor en una persona con solo tomar una bocanada de su aliento, pero cumplir este sueño ha resultado ser todo un desafío. Diferentes enfermedades pueden provocar cambios similares en el aliento. La dieta puede influir en las sustancias químicas que se exhalan, al igual que el consumo de tabaco y alcohol, lo cual puede complicar la detección de enfermedades.

Aun así, los investigadores afirman que los avances en la tecnología de sensores y el aprendizaje automático, junto con las nuevas investigaciones e inversiones impulsadas por la pandemia, significan que el momento de los detectores de aliento para enfermedades puede haber llegado por fin.

“Llevo casi 20 años trabajando en el ámbito de la investigación del aliento”, declaró Cristina Davis, ingeniera de la Universidad de California en Davis. “Y durante ese tiempo, hemos visto cómo progresa desde una etapa incipiente hasta ser en realidad algo que creo que está cerca de comenzar a extenderse”.

La biología del aliento

La respiración humana es compleja. Cada vez que exhalamos, liberamos cientos de gases conocidos como compuestos orgánicos volátiles, o COV, subproductos de la respiración, la digestión, el metabolismo celular y otros procesos fisiológicos. Las enfermedades pueden alterar estos procesos y modificar la mezcla de COV que libera el cuerpo.

Por ejemplo, las personas que padecen diabetes pueden tener un aliento que huele a fruta o a dulce. El olor se debe a las cetonas, sustancias químicas que se producen cuando el cuerpo empieza a quemar grasa en lugar de glucosa para obtener energía, un estado metabólico conocido como cetosis.

“La idea de que el aliento que exhalamos podría tener un potencial de diagnóstico existe desde hace tiempo”, afirmó Davis. “Hay informes en los antiguos textos de formación médica griegos y también chinos que hacen referencia al uso del olfato por parte del médico como una manera de ayudar a guiar su práctica clínica”.

Las tecnologías modernas pueden detectar cambios químicos más sutiles, y los algoritmos de aprendizaje automático pueden identificar patrones en muestras de aliento de personas con determinadas enfermedades. En los últimos años, los científicos han utilizado estos métodos para identificar “huellas de aliento” únicas para el cáncer de pulmón, enfermedades hepáticas, tuberculosis, asma, enfermedad inflamatoria intestinal y otras afecciones (Davis y sus colegas han utilizado incluso los perfiles de COV para distinguir entre células que habían sido infectadas con diferentes cepas de influenza).

Antes de la llegada del COVID-19, Breathomix había estado desarrollando una nariz electrónica para detectar otras enfermedades respiratorias.

“Entrenamos a nuestro sistema: ‘Mira, así huele el asma, así huele el cáncer de pulmón’”, explicó Rianne de Vries, directora tecnológica y científica de la empresa. “Así que se trata de construir una gran base de datos y encontrar patrones en los macrodatos”.

El año pasado, la empresa (y muchos otros investigadores en este ámbito) dieron un giro y empezaron a tratar de identificar una huella respiratoria del COVID-19. Por ejemplo, durante la oleada inicial del virus en la primavera de 2020, investigadores del Reino Unido y Alemania recopilaron muestras de aliento de 98 personas que se presentaron en los hospitales con síntomas respiratorios (se les pidió a los participantes que exhalaran en un tubo desechable; a continuación, los investigadores utilizaron una jeringa para extraer una muestra de su aliento).

Los investigadores informaron que 31 de los pacientes resultaron tener COVID-19, mientras que el resto tenía diversos diagnósticos, como asma, neumonía bacteriana o insuficiencia cardiaca. Las muestras de aliento de las personas con COVID-19 tenían niveles más elevados de aldehídos, compuestos producidos cuando las células o los tejidos están dañados por la inflamación, y de cetonas, lo que coincide con las investigaciones que sugieren que el virus puede dañar el páncreas y causar cetosis.

Los pacientes con COVID-19 también tenían niveles más bajos de metanol, lo que podría ser una señal de que el virus había inflamado el sistema gastrointestinal o eliminado las bacterias productoras de metanol que viven ahí. Esos cambios combinados en el aliento “nos señalan la presencia de COVID-19”, dijo Thomas, coautor del estudio.

Esperando para exhalar

Muchos otros estudios también han detectado patrones químicos únicos en el aliento de los pacientes con COVID-19, y algunos dispositivos afirman haber obtenido resultados impresionantes. En un estudio sobre el SpiroNose, en el que participaron 4510 personas, un equipo de investigadores holandeses informó que el dispositivo identificaba de manera correcta al menos al 98 por ciento de las personas contagiadas con el virus, incluso en un grupo de asintomáticos (el estudio, en el que participaron investigadores de Breathomix, aún no ha sido evaluado por pares).

No obstante, el estudio reveló que el SpiroNose tenía un índice relativamente alto de falsos positivos. Debido a este problema, el dispositivo no proporciona a los consumidores un diagnóstico definitivo; los resultados son negativos o no concluyentes, en cuyo caso se realiza una prueba estándar de reacción en cadena de la polimerasa.

De acuerdo con De Vries, decenas de centros de pruebas en los Países Bajos ya utilizan el dispositivo, pero ha habido algunos contratiempos. En mayo, Science informó que las autoridades sanitarias de Ámsterdam suspendieron el uso del SpiroNose tras 25 falsos negativos. Más tarde, las autoridades determinaron que la razón principal de los resultados se debía a un error del usuario y se reanudó el cribado con SpiroNose, según De Vries.

Otros grupos están trabajando en sus propios analizadores de aliento. Los investigadores del Hospital de Niños de Filadelfia, que han identificado una huella respiratoria de COVID-19 en los niños, ahora intentan identificar los marcadores respiratorios de una complicación de la enfermedad poco frecuente pero peligrosa, conocida como síndrome inflamatorio multisistémico en niños (MIS-C, por su sigla en inglés).

“Los doctores que están en primera línea están luchando en verdad por saber qué niños deben preocuparnos más”, afirmó Audrey Odom John, especialista en enfermedades infecciosas del Hospital de Niños de Filadelfia, quien dirige la investigación.

Otros equipos están trabajando para crear pruebas de aliento que busquen el virus en sí mismo. Por ejemplo, los investigadores de la Universidad de Washington en San Luis están desarrollando un biosensor recubierto de diminutos fragmentos de anticuerpos, o nanocuerpos, que se adhieren al SARS-CoV-2. Si alguien exhala partículas víricas, éstas deberían adherirse a los nanocuerpos y activar el sensor.

© 2021 The New York Times Company

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