Nuevos usos de la resonancia magnética nuclear para la identificación de biomarcadores

La pandemia de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) se ha convertido en una de las amenazas globales de mayor impacto social, económico y de salud pública más importantes de la historia reciente. 

Para el desarrollo de tratamientos eficaces, es esencial entender cómo se desarrolla la enfermedad, y disponer de nuevos biomarcadores que nos indiquen su evolución y que nos permitan adoptar medidas terapéuticas que mejoren su pronóstico.

Desde el grupo que dirijo, nos hemos planteado un análisis de marcadores de metabolómica (firma metabólica) en sangre y suero de pacientes con Covid-19 mediante resonancia magnética nuclear (RMN) que nos permita conocer con mayor profundidad las rutas metabólicas afectadas y evaluar el potencial de determinados metabolitos como marcadores pronósticos de la enfermedad.

Son muchos los estudios moleculares sobre Covid-19, pero centrándonos en la clínica, los pacientes pueden ser asintomáticos o sintomáticos. Estos últimos pueden desarrollar síntomas:

1. Leves (fiebre, tos, etc.)
2. Graves (disnea, estrés respiratorio agudo, etc.)
3. O estado crítico (insuficiencia respiratoria o de múltiples órganos y shock séptico)

Sin embargo, no existe ningún marcador de fácil determinación indicativo de la evolución de la enfermedad y de la aparición de complicaciones graves que pueda conducir al fallecimiento de los pacientes. En este contexto, los patrones de metabolitos en suero y orina de pacientes con diferentes patologías, incluidas las de tipo infeccioso, puede ser una herramienta muy valiosa para el diagnóstico y/o pronóstico.

Diferencias entre perfiles metabólicos

Pacientes con infecciones (virus, bacterias y hongos) muestran perfiles metabólicos en orina y suero diferentes a las personas sanas. En este contexto, la RMN es una herramienta potente y rápida para detectar estos perfiles y determinar las rutas metabólicas alteradas. Además, es altamente reproducible, no destructiva y permite la detección de metabolitos en el rango del micromolar al milimolar en diferentes matrices biológicas, por ejemplo:

• Orina
• Sangre
• Saliva
• Heces
• Cerebro
• Líquido folicular
• Líquido cefalorraquídeo
• Y tejidos

Además de proveer información estructural para la identificación de metabolitos desconocidos.

El uso más frecuente de la RMN en metabolómica es en estudios con aproximaciones no dirigidas, que consisten en el análisis de los cambios en el metaboloma por efecto de condiciones específicas, pero sin previo conocimiento de los metabolitos que se han de determinar. Estas aproximaciones no dirigidas tienen además la potencialidad de generar un marcado aumento en la identificación de potenciales biomarcadores de procesos biológicos en condiciones normales o patológicas.

 La RMN es una herramienta potente y rápida para detectar estos perfiles y determinar las rutas metabólicas alteradas

La RMN, resultados en ensayos

En los últimos años, diversos ensayos usando la RMN han permitido detectar cambios en el perfil metabolómico en suero de 30 pacientes con el síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) y lesión pulmonar tras infección con el virus de la influenza H1N1 con una sensibilidad del 100 % y especificidad del 91 %, o en el suero de 21 pacientes infectados con VIH donde se observaron hasta 11 vías metabólicas alteradas significativamente por infección y/o tratamiento de VIH proponiendo marcadores de evolución de la enfermedad.

Recientemente, la RMN ha definido el perfil metabolómico en orina de pacientes (lactantes) con virus respiratorio sincitial (VRS) y rinovirus humano (VFC), y en otras infecciones víricas, como la hepatitis B, 11 metabolitos en orina son ya biomarcadores prometedores para el avance en su diagnóstico/pronóstico. Por tanto, la infección por Covid-19, como otras infecciones virales, puede dar lugar a un patrón de metabolitos alterados en sangre y/u orina que puede ser potenciales marcadores para el conocimiento de la enfermedad, su pronóstico y su posible tratamiento.

Proyecto CV20-78799

El Proyecto CV20-78799 titulado “Valor pronóstico de nuevos biomarcadores metabolómicos determinados mediante RMN en orina y suero de pacientes infectados con Covid-19” ha sido concedido dentro del programa de ayudas a proyectos de investigación sobre el SARS-COV-2 y la enfermedad COVID-19, para agentes públicos del sistema andaluz del conocimiento con cargo a fondos FEDER, tratándose del único proyecto concedido a la Universidad de Almería en esta convocatoria.

Se trata de una colaboración con el grupo de investigación de la Universidad de Granada “Nuevas tecnologías aplicadas a la investigación en Biomedicina (CTS-107)”, liderado por el profesor José Carlos Prados Salazar, y el Hospital Universitario Torrecárdenas, cuyo referente es Manuel Ángel Rodríguez Maresca (jefe de servicio de la UGC Laboratorios) junto con Firma Isabel Rodríguez (jefa de sección de Análisis Clínicos) y Antonio Bernardino García (residente en formación de Análisis Clínicos).

El objetivo general del proyecto consiste en determinar firmas metabolómicas en plasma y orina de pacientes infectados con COVID-19 que puedan ser útiles en la determinación de su pronóstico. Además, se propone determinar la correlación entre las firmas metabolómicas y el pronóstico del paciente, analizando para ello la aparición de complicaciones y su evolución.

Se espera que de los resultados de esta investigación se pueda obtener un beneficio para el gasto del sistema sanitario, ya que poseer marcadores pronóstico de la enfermedad permitirá reducir el uso de medicación y sistemas destinados al tratamiento de dichas complicaciones, con el consiguiente ahorro económico, y la posibilidad de desarrollar sistemas de detección (por ejemplo kits) que supongan un beneficio económico no solo para el sistema sanitario sino para las empresas y sociedad en general.