No cabe duda de que un diagnóstico temprano de la infección es decisivo para una correcta orientación terapéutica y un pronóstico favorable del paciente infectado. Sin embargo, en la práctica clínica diaria, los métodos convencionales de diagnóstico de las enfermedades infecciosas se enfrentan, en muchas ocasiones, a ciertas dificultades relacionadas con la falta de precisión (escasa sensibilidad y especificidad), lentitud y problemas técnicos (de estandarización, reproducibilidad, interpretación, etc.)1–5. Estas limitaciones no sólo han propiciado el desarrollo de técnicas de diagnóstico más eficaces y automatizadas, sino que también han supuesto en la comunidad científica un desafío estimulante en la búsqueda de nuevos biomarcadores de infección.
Los avances producidos en los últimos años en las diferentes disciplinas biómicas (genómica, proteómica y metabolómica, entre otras), reforzados además por la bioinformática, ofrecen hoy por hoy una oportunidad sin precedentes para el descubrimiento de perfiles moleculares y biomarcadores de utilidad para el microbiólogo clínico. Estas tecnologías biómicas, que pretenden dar una visión en conjunto de lo que ocurre en un tipo celular, tejido u organismo abordando su objeto de estudio de una manera global6,7, pueden previsiblemente cambiar, en un futuro no muy lejano, el diagnóstico de laboratorio de las enfermedades infecciosas, especialmente en aquellos ámbitos donde las técnicas tradicionales han mostrado sus principales carencias. Cabe destacar que de todas ellas, la proteómica es quizás la metodología biómica que ha despertado en nuestros días mayores expectativas en el campo de la biomedicina y, en particular, en el de las enfermedades infecciosas8. Este interés especial se debe a que su objeto de estudio es el análisis sistemático y a gran escala del proteoma (el conjunto de todas las proteínas expresadas por el genoma de una célula, tejido u organismo) en un momento dado y en determinadas condiciones de tiempo y ambiente9. Estos productos génicos finales muestran un gran potencial como moléculas biomarcadoras de numerosas enfermedades8,10,11 ya que están implicados en la mayoría de los procesos fisiológicos y patológicos de las células.
En la metodología proteómica suelen diferenciarse normalmente tres fases en las que se emplean diferentes herramientas para: la separación de proteínas (mediante electroforesis bidimensional o cromatografía multidimensional), la identificación de éstas (a través de la espectrometría de masas) y el análisis e interpretación de los datos obtenidos (mediante la bioinformática)12. Como se destacarán a continuación, existen varias aplicaciones interesantes de esta tecnología biómica al diagnóstico de las enfermedades infecciosas, algunas de las cuales se postulan como alternativas prometedoras a dicho diagnóstico de laboratorio rutinario en los próximos años.
Un ejemplo de ello es el artículo publicado en el presente número de la revista13, en el que se propone el uso de la espectrometría de masas con ionización por desorción con láser asistida por una matriz y con analizador de tiempo de vuelo (MALDI-TOF, acrónimo del inglés matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight). Se realiza sobre aislados clínicos de bacterias grampositivas y gramnegativas de diversos orígenes como un método rápido, preciso y económico (si se excluye el coste derivado de la amortización del espectrómetro de masas) para la identificación directa de éstas, en la especie, a partir de su crecimiento en medios de cultivo habituales. La espectrometría de masas también ha resultado ser igualmente útil para la identificación rápida y fiable de bacterias y hongos patógenos directamente de un hemocultivo14–16. Esta metodología, con potencial para remplazar y complementar las técnicas convencionales de identificación de microorganismos en el laboratorio de microbiología clínica, permite la instauración de un tratamiento clínico temprano orientado por sexo o especie, contribuyendo a reducir la morbilidad y mortalidad de los pacientes infectados17,18.
Otra modalidad de esta metodología proteómica es la espectrometría de masas con ionización por desorción con láser inducida en superficie y con analizador de tiempo de vuelo (SELDI-TOF, acrónimo del inglés surface-enhanced laser desorption ionization time-of-flight)19,20. En ésta se realiza un fraccionamiento previo de la muestra basado en la captura selectiva de las proteínas (mediante anticuerpos, interacciones hidrofílicas, hidrofóbicas o de naturaleza iónica, etc.) sobre una superficie metálica de una matriz de baja densidad, en la que tendrá lugar posteriormente la ionización. Para ello se requiere una mínima cantidad de muestra para el análisis y es útil para el descubrimiento de biomarcadores y patrones de proteínas con potencial para diagnósticar la infección, predecir estados de la enfermedad infecciosa e informar sobre los procesos de ella20,21. A modo de ejemplo, su aplicación al análisis proteómico del líquido amniótico de mujeres embarazadas, con parto prematuro o rotura temprana de membranas y con una amniocentesis que descarta cualquier infección intraamniótica, ha resultado ser eficaz para identificar sepsis neonatal de inicio temprano22.
Cabe señalar, igualmente, que las micromatrices (microarrays o biochips) de proteínas permiten el análisis e identificación simultánea de grandes paneles de biomarcadores de interés clínico en el campo de la biomedicina y en especial en el de las enfermedades infecciosas23–26. Dada la versatilidad y diversidad de los sistemas de micromatrices, en la actualidad existe una gran expectación acerca de sus múltiples posibilidades en el campo de la microbiología clínica. Así, por ejemplo, el uso de micromatrices con proteínas de agentes infecciosos en ensayos serológicos es un método rápido, sensible y simple para la identificación indirecta de la infección así como de los perfiles de reactividad de los anticuerpos séricos dirigidos frente a un amplio espectro de antígenos, muchos de los cuales tienen un gran potencial clínico y/o terapéutico23,24.
Por otro lado, la caracterización del inmunoma (la parte del proteoma que actúa como diana del sistema inmunitario27) de un agente infeccioso bajo una determinada condición fisiológica, patológica o farmacológica, también se puede realizar mediante el análisis del proteoma serológico (SERPA, acrónimo del inglés serological proteome analysis)11,28–30. Al igual que las micromatrices de grupos de antígenos, esta tecnología también ofrece una oportunidad excepcional para obtener una visión global e integrada de la respuesta serológica frente al agente infeccioso y de las bases moleculares de la patogenicidad, así como para el descubrimiento de biomarcadores y perfiles moleculares con potencial diagnóstico, pronóstico y terapéutico para las enfermedades infecciosas. SERPA es una técnica inmunoproteómica que se basa en la combinación de la proteómica clásica con la serología31. En primer lugar, el proteoma o subproteoma del agente infeccioso de interés se separa en una matriz de poliacrilamida en función del punto isoeléctrico y peso molecular de sus proteínas constituyentes mediante electroforesis bidimensional (2-DE) y después se transfiere a una membrana, sobre la que se aplican sueros de pacientes infectados y controles para detectar aquellas proteínas que son inmunogénicas, a través de la técnica de western-blotting o immunoblotting. Estas proteínas son posteriormente identificadas mediante espectrometría de masas y los diferentes perfiles bidimensionales de reactividad de los anticuerpos séricos frente a estas proteínas se comparan mediante análisis bioinformáticos manejando datos clínicos. La aproximación inmunoproteómica, en sus distintas variantes, ha proporcionado un número relativamente alto de posibles nuevos biomarcadores de diagnóstico, pronóstico, predicción o monitorización de múltiples enfermedades infecciosas, e incluso de dianas terapéuticas para el diseño de futuras inmunoterapias o vacunas frente a éstas28,31–34.
Entre los desafíos futuros de la proteómica en el campo de la microbiología clínica se encuentran la validación de esta nueva generación de biomarcadores proteómicos en ensayos de prototipos adecuados35–38, uno de los principales cuellos de botella al que se enfrentan las disciplinas biómicas. No obstante, el microbiólogo clínico no debe quedarse indiferente ante los avances que se están produciendo en este campo, dado que suponen una oportunidad sin precedentes para el diagnóstico de las enfermedades infecciosas.
FinanciaciónBecas y ayudas financieras recibidas de la Cátedra Extraordinaria Merck, Sharp & Dohme (MSD) en Genómica y Proteómica (dirigida por César Nombela), la Comunidad de Madrid (proyecto S-SAL-0246/2006 DEREMICROBIANA-CM), la Red Española para la Investigación en Enfermedades Infecciosas (REIPI) del Ministerio de Salud y Consumo e Instituto de Salud Carlos III–FEDER (proyecto RD06/0008/1027), la Fundación Ramón Areces, la Comunidad de Madrid y Universidad Complutense (proyecto 920685) y la Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología (proyecto IO-2006-01989).
Nuestra especial gratitud a A. Jiménez (del Departamento de Medicina Interna, Hospital Clínico de Salamanca) por proporcionarnos los especímenes séricos, a los pacientes que participaron en nuestros estudios y a M.D. Gutiérrez, M.L. Hernaez, P. Ximénez-Embún y M. Martínez-Gomariz (de la Unidad de Proteómica, Universidad Complutense y Parque Científico de Madrid, un miembro del Instituto Nacional de Proteómica, ProteoRed) por su asistencia técnica.
