Noviembre 16, 2006: Imagine lo siguiente: Está en una misión a Marte, a mitad de camino desde la Tierra, y no se siente bien. Le duele la garganta al tragar y su frente está caliente. No quiere enfermarse o contagiar a sus compañeros. ¿Debería tomar un antibiótico? Y si es así, ¿de qué clase?
Con un nuevo laboratorio biológico montado en un microprocesador, que se está desarrollando en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, en asociación con investigadores externos, usted podrá obtener la respuesta en tan solo cinco minutos.
El mini-laboratorio se conoce por las siglas LOCAD-PTS, que refieren al nombre en inglés del proyecto: Lab-On-a-Chip Application Development—Portable Test System (Sistema Portátil de Prueba y Desarrollo de Aplicaciones de un Laboratorio en un Microprocesador). La última versión es un dispositivo manual que será enviado en diciembre a bordo del transbordador espacial durante la misión STS-116 para ponerlo a prueba en la Estación Internacional Espacial.
Derecha: LOCAD-PTS. Crédito de la imagen: NASA.
En la Tierra, el método más fiable para el diagnóstico de enfermedades es tomar una muestra de fluido orgánico (por ejemplo, un exudado de garganta, o bien muestras de sangre u orina) y cultivarla en placas de Petri con diferentes medios de cultivo en un laboratorio médico. El cultivo revela, con seguridad, si una infección es viral (la cual no responde a los antibióticos) o bien bacteriana o fúngica (que sí responderá a los antibióticos). El cultivo también detecta de qué especies se trata y, de esta manera, la clase de antibiótico que resulta más efectivo.
"Las conocidas bacterias Gram-negativas, como por ejemplo E. Coli y Salmonela, y las Gram-positivas, como los estafilococos, responden a antibióticos diferentes", explica Ginger N. Flores, director del proyecto LOCAD en el Centro Marshall.
El instrumento de alta tecnología utiliza como base cuatro enzimas extraídas de las células sanguíneas de una de las criaturas vivientes más antiguas de la Tierra: el cangrejo cacerola (también conocido como cangrejo rey). "El cangrejo cacerola es una especie que ha sobrevivido unos 300 millones de años y que tiene un sistema inmunitario muy primitivo pero a la vez muy sensible", continúa Wainwright. Una sola bacteria puede ser suficiente para provocar la formación de enzimas en el sistema inmunitario del cangrejo, las cuales coagulan la sangre para cerrar una herida.
La extraordinaria sensibilidad de las enzimas y su rápida respuesta las tornan sumamente útiles en la investigación médica para probar la efectividad de las drogas y de los dispositivos que se utilizan. (Extraer algo de sangre anualmente a los cangrejos cacerola, que posteriormente son dejados en libertad, no los daña y, hasta el momento, no existe un sustituto sintético aceptable).
Son las enzimas del cangrejo cacerola las que permiten que el LOCAD-PTS sea tan pequeño, sensible y rápido. Primero, se inserta una pequeña cantidad de enzimas en canales similares a tubos y se las seca. Al introducir cualquier muestra líquida en los canales, las enzimas se rehidratan. Si las muestras incluyen bacterias, sus toxinas provocan la reacción de las enzimas, que entonces cambian el color del líquido — el color cambia según la cantidad de gérmenes.
Derecha: Cangrejos cacerola en la playa. Crédito de la foto: Universidad de Delaware. [Más Información]
El paquete con el experimento, que será enviado a la Estación Espacial Internacional en diciembre, comparará el LOCAD-PTS con los métodos de las tradicionales placas de Petri para determinar cuál funciona mejor. Una vez por semana durante seis semanas, los astronautas presionarán un parche pegajoso y flexible contra una superficie expuesta, y luego limpiarán un área pequeña alrededor del parche con un hisopo. Cualquier bacteria que se adhiera al hisopo será introducida en el LOCAD-PTS, mientras que cualquier bacteria que se adhiera al parche será cultivada. Unos días más tarde, las colonias de bacterias se contarán de la forma en que se lo hace tradicionalmente.
Nota: Este procedimiento aprovecha el hecho de que los seres humanos no son los únicos astronautas en el espacio: las superficies de la Estación Espacial, tales como paredes, suelos y las barras de cocina aquí en la Tierra, contienen una gran cantidad de bacterias ("Un pequeño paso para un germen...").
Por supuesto, Wainwright y Flores esperan que el LOCAD-PTS gane la carrera por velocidad - pero ¿qué sucede con la precisión? Una gran incógnita es con qué precisión determinará el LOCAD-PTS el análisis del tipo de bacteria, y otra es cómo pueden calibrarse los cambios de color dependiendo de la cantidad de colonias bacterianas en crecimiento. "También deseamos comprobar cuán fácil y práctico resulta este instrumento para que los astronautas puedan manipularlo en microgravedad", añade Flores.
Aunque el LOCAD-PTS inicial sólo analizará las bacterias Gram-negativas, "planeamos también analizar las bacterias Gram-positivas, así como levaduras, mohos y ciertas sustancias químicas."
Finalmente, si todo sale como hemos planeado, una muestra tomada de la garganta de un astronauta que se sienta enfermo podría ser enviada a través de canales paralelos en una futura generación de LOCAD-PTS, los cuales podrían aconsejar, en algunos minutos, por ejemplo, "tomar dos Amoxicilinas y llamar por la mañana".
Tomado de CIENCIA@NASA
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