Los cangrejos donan sangre para los viajes espaciales

Nov. 16, 2006

Los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional probaron un instrumento médico de alta tecnología que usa enzimas elementales del cangrejo cacerola para diagnosticar enfermedades humanas.

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 usted de 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 vienen del nombre en inglés del proyecto: “Lab-On-a-Chip Application Development—Portable Test System” (Sistema Portátil de Prueba y Desarrollo de Aplicación de un Laboratorio en un Microprocesador). La última versión es un dispositivo manual enviado hace unos días a bordo del trasbordador espacial durante la misión STS-116 para ponerlo a prueba en la Estación Internacional Espacial.

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 cultivarlos 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 responderán). El cultivo también señala las especies y, de esta manera, la clase de antibiótico más efectivo.

“Las llamadas bacterias Gram-negativas, tales como E. Coli y Salmonela, responden a diferentes antibióticos que las bacterias Gram-positivas, tales como estafilococos”, explica Ginger N. Flores, director del proyecto LOCAD en el Centro Marshall.

Pero los cultivos pueden ser poco prácticos, sobre todo porque tardan dos o tres días en crecer, tiempo en que una persona podría llegar a estar muy enferma, de hecho. El LOCAD-PTS, en cambio, es rápido: “Produce resultados en 5 ó 10 minutos”, dice Norman Wainwright, investigador principal del proyecto, y director de investigación y desarrollo en los Laboratorios Charles River en Charleston, Carolina del Sur. “Y es muy sensible: puede detectar una sola bacteria”.

El instrumento de alta tecnología depende de 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 única bacteria puede ser suficiente para provocar la formación de enzimas en el sistema inmunitario del cangrejo, que coagulan la sangre para cerrar una herida.

La extraordinaria sensibilidad de las enzimas y su rápida respuesta las hacen sumamente útiles en la investigación médica para probar la efectividad de las drogas y los mecanismos. Y extraer un poco de sangre anualmente a los cangrejos cacerola, que son dejados después en libertad, no daña a las criaturas, y por tanto, no es necesario un sustituto sintético.

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 unos canales similares a tubos, y se secan. Al introducir cualquier muestra líquida en los canales, las enzimas se rehidratan. Si las muestras incluyen bacterias, sus toxinas hacen reaccionar las enzimas, que entonces cambian el color del líquido, y del grado de cambio de color depende del número de gérmenes.

El paquete con el experimento, enviado a la Estación Espacial Internacional el pasado 9 de diciembre, hará competir el LOCAD-PTS contra las tradicionales placas de Petri para ver cuál funciona mejor. Una vez por semana, y durante seis semanas, los astronautas presionarán un parche pegajoso y flexible contra una superficie expuesta, y luego limpiarán con un hisopo un área pequeña alrededor del parche. 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 manera tradicional.

Este procedimiento aprovecha el 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, son ricas en bacterias.

Por supuesto, Wainwright y Flores esperan que el LOCAD-PTS gane la carrera por velocidad, pero, ¿qué tal la precisión? Una gran duda es de qué forma comparará el LOCAD-PTS el análisis del tipo de bacteria, y otra es cómo pueden calibrarse los cambios de color dependiendo del número de colonias bacterianas en crecimiento. “También queremos ver lo fácil y práctico que es el instrumento para que los astronautas lo manipulen 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 ciertos químicos”.

Finalmente, si todo sale como hemos planeado, una muestra del humor 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, y podría, en unos cuantos minutos, aparecer con un diagnóstico como “tomar dos Amoxicilinas y llamar por la mañana”.

Ciencia NASA.

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