¿Chau hisopado? Cómo son los nuevos testeos de Covid “rápidos e indoloros” que se están desarrollando en el mundo

En mayo, músicos de decenas de países viajaron a Rotterdam, en los Países Bajos, para participar del Festival de la Canción de Eurovisión. A lo largo de la competencia, los artistas —enfundados en trajes de lentejuelas, pantalones de cuero, y luciendo complejos peinados y hasta un par de inmensas alas de ángel— lo dieron todo para alzarse con el título.

Pero antes siquiera de subirse al escenario tuvieron que pasar otra prueba de fuego: un test de aliento, tipo alcoholímetro.

Cuando llegaron a la sede del evento, a los músicos se les pidió que soplaran con fuerza dentro de un dispositivo del tamaño de una botellita de agua llamado SpiroNose, que analizó los compuestos químicos presentes en el aliento para detectar la presencia de infección por coronavirus. Si el resultado daba negativo, los artistas recibían autorización para competir.

El SpiroNose, fabricado por la empresa holandesa Breathomix, es apenas uno de los muchos testeos de Covid “por aliento” que están en fase de desarrollo alrededor del mundo. En mayo, los organismos de salud pública de Singapur concedieron autorización de emergencia a dos de esos testeos, fabricados por las empresas locales Breathonix y Silver Factory Technology. Y los investigadores de la Universidad Estatal de Ohio dicen que ya han solicitado autorización de emergencia a la Administración de Medicamentos y Alimentos de Estados Unidos para su propio “covidómetro” por análisis de aliento.

“En mi opinión, queda claro que un testeo del aliento sirve para detectar la enfermedad”, dice Paul Thomas, químico de la Universidad de Loughborough, Inglaterra. “Ya no es ciencia ficción.”

Hace mucho que los científicos están interesados en el desarrollo de dispositivos portátiles que puedan analizar de manera rápida e indolora si una persona tiene determinada enfermedad, tomando simplemente una muestra de su aliento. Pero colmar esa expectativa demostró ser un duro desafío. Hay enfermedades que son distintas y que sin embargo provocan cambios similares en el aliento. Las sustancias químicas que exhalamos también dependen en parte de nuestro tipo de alimentación, así como del consumo de alcohol o cigarrillo, que también puede interferir con la detección de ciertas enfermedades.

Sin embargo, los científicos dicen que los recientes avances de la tecnología de los sensores y aprendizaje automático, combinado con nuestras investigaciones e inversiones al calor de la pandemia, permiten pensar que finalmente ha llegado el momento de los detectores de enfermedades a través del aliento.

“Hace casi 20 años que investigo temas relacionados al aliento”, dice Cristina Davis, ingeniera de la Universidad de California. “Y en este tiempo, las investigaciones pasaron de una fase incipiente a una etapa de inminente aplicación práctica.”

La biología del aliento

El aliento humano es complejo. Con cada exhalación liberamos cientos de gases conocidos como “compuestos orgánicos volátiles”, o COV, que son subproducto de la respiración, la digestión, el metabolismo celular y otros procesos fisiológicos. Las enfermedades suelen alterar esos procesos, modificando la mezcla de COV que emite el organismo.

El aliento de las personas con diabetes, por ejemplo, a veces tiene un olor dulce o frutado. Ese olor es producido por las cetonas, un químico que el cuerpo produce cuando empieza a quemar grasa en vez de glucosa para obtener energía, una situación metabólica conocida como cetosis.

“La idea de que las exhalaciones son una fuente potencial de diagnóstico es muy antigua”, dice Davis. “Hay registros de la Antigua Grecia y también manuales de antigua medicina tradicional china que hacen referencia a los olores como forma orientar el diagnóstico y tratamiento médico.”

La tecnología moderna puede detectar los más sutiles cambios químicos, y los algoritmos de aprendizaje automático pueden identificar los patrones que dejan ciertas enfermedades en las muestras de aliento. En los últimos años, los científicos han recurrido a esos métodos para identificar las “huellas olfativas distintivas” que dejan en el aliento determinadas enfermedades, como el cáncer de pulmón, la cirrosis, la tuberculosis, el asma, el colon irritable y otras dolencias. Davis y sus colegas, por ejemplo, incluso usan perfiles de COV para distinguir entre células infectadas con cepas distintas de la gripe común.

Antes de la llegada del Covid-19, la holandesa Breathomix venía desarrollando una “nariz electrónica” para detectar varias otras afecciones respiratorias. “Entrenamos nuestros sistemas para reconoce el olor del asma, o el olor del cáncer de pulmón”, dice Rianne de Vries, directora científica y tecnológica de la empresa. “Y así fuimos generando una inmensa base de datos, y encontrando patrones que se repiten en esos metadatos.”

El año pasado, la empresa —y muchos otros investigadores del mismo campo— se volcaron de lleno a tratar de identificar la huella olfativa que deja en el aliento el Covid-19. Durante la primera oleada del virus, en la primera mitad del año pasado, por ejemplo, investigadores británicos y alemanes recogieron muestras de alientos de 98 personas que habían asistido a las guardias de hospitales por problemas respiratorios. A los participantes se les pedía que exhalaran dentro de un tubo descartable, y los investigadores luego extrajeron la muestra de aliento con una jeringa.

El 31% de esos pacientes resultó tener Covid, mientras que los demás tuvieron una variedad de diagnósticos, como asma, neumonía bacteriana o cardiopatía, informaron los investigadores. Las muestras de aliento de personas con Covid-19 contenían altos niveles de aldehídos, un compuesto químico que se produce cuando hay daño celular o de los tejidos por inflamación, y también de cetonas, dato que concuerda con las investigaciones que sugieren que el virus puede dañar el páncreas y producir cetosis.

Los pacientes con Covid también tenían niveles inferiores de metanol, posible signo de que el virus había inflamado el aparato gástrico o matado la flora intestinal, productora de metanol. Sumados, todos esos cambios nos dan “la huella del Covid”, dice Thomas, coautor del estudio.

Esperando para exhalar

Hay varios otros estudios que han detectado patrones químicos distintivos en el aliento de los pacientes con Covid-19, y algunos dispositivos dicen lograr resultados impresionantes. En un estudio sobre la efectividad de la nariz electrónica SpiroNose, que incluyó a 4510 participantes, un equipo de investigadores holandeses informó que el dispositivo logró identificar correctamente al menos al 98% de las personas infectadas con el coronavirus, incluso en un grupo de participantes asintomáticos. (El estudio, que incluyó a investigadores de la empresa fabricante, Breathomix, aún no ha sido sometido al proceso de revisión por pares).

Pero el estudio también reveló que la SpiroNose tuvo una tasa relativamente alta de falsos positivos. Debido a este problema, el dispositivo no les da a los consumidores un diagnóstico definitivo: los resultados son negativos o inconcluyentes, en cuyo caso se recomienda una prueba PCR.

De Vries dice que el dispositivo ya se está probando en decenas de lugares de los Países Bajos, pero que también han tenido algunos contratiempos. En mayo, la revista Science informó que las autoridades de salud pública de Ámsterdam habían suspendido el uso de SpiroNose, tras reportarse 25 falsos negativos. Más tarde, los funcionarios determinaron que el error había sido en gran medida de los usuarios, y De Vries dice que desde entonces los testeos con SpiroNose se reanudaron.

Otros grupos están trabajando en sus propios “covidómetros”. Los investigadores del Hospital Infantil de Filadelfia, que ya han identificado una huella distintiva en el aliento de los niños con Covid, ahora están tratando de identificar los marcadores olfativos en el aliento de pacientes con una complicación inusual pero peligrosa de la enfermedad, conocida como síndrome inflamatorio multisistémico pediátrico (MIS-C).

“Los médicos de primera línea están realmente luchando con los niños de los que debemos preocuparnos más”, dijo la Dra. Audrey Odom John, especialista en enfermedades infecciosas del Hospital Infantil de Filadelfia, que dirige la investigación.

Además de estudiar los COV emitidos por los pacientes con Covid, Davis y sus colegas están analizando lo que se conoce como “condensado de aire exhalado” (CAE), una solución concentrada de microgotas de líquido o aerosoles presentes en el aire. Estos aerosoles contienen todo tipo de moléculas biológicas complejas, incluidas proteínas, péptidos, anticuerpos y marcadores inflamatorios.

Davis y sus colegas esperan encontrar biomarcadores que ayuden a los médicos a predecir qué pacientes con Covid-19 tienen más probabilidades de enfermarse gravemente. “Creo que esto pasará a formar parte del arsenal clínico del que dispondrán los médicos, no solo para hacer diagnósticos rápidos, sino para tratar de entender cuál será la evolución de la enfermedad en determinado paciente en particular.”

Otros equipos están trabajando para crear tests de aliento que detecten el virus propiamente dicho. Los investigadores de la Universidad de Washington en St. Louis, por ejemplo, están desarrollando un biosensor recubierto de diminutos fragmentos de anticuerpos, o nanocuerpos, que se unen al SARS-CoV-2: si alguien exhala partículas virales, estas se adhieren a los nanocuerpos, activando el sensor.

Pasando la prueba del olfato

El interés que despiertan estas nuevas tecnologías es enorme. Perena Gouma, científica de materiales de la Universidad Estatal de Ohio que ha presentado varias solicitudes de autorización ante Administración de Medicamentos y Alimentos para su medidor de Covid-19 en el aliento, dice que ya la han contactado universidades, teatros, ligas deportivas, autoridades de turismo y muchos otros interesados en contar con su detector.

“Creo que todos los afectados por esta pandemia estarán entusiasmados con la perspectiva de tener que soplar y nada más”, dice Gouma.

Pero ese abordaje todavía tiene que ser validado por estudios más amplios, y las preguntas científicas básicas de ese método siguen sin respuesta.

“Cuando nos hacemos un análisis de sangre, por ejemplo, está bien establecido cuál es el rango normal, por ejemplo, de glóbulos blancos o rojos”, dice Oliver Gould, químico analítico de la Universidad del Oeste de Inglaterra. “Entonces es muy fácil detectar algo anormal”. Pero esos rangos de referencia aún no existen para el aliento, señala Gould.

Los investigadores no creen que las pruebas basadas en el aliento vayan a reemplazar por completo otras pruebas de diagnóstico. “No creo que vayan a usarse en el consultorio del pediatra, pero pueden ser útiles para examinar a muchos individuos rápidamente. Por ejemplo, testear a todos los niños de una escuela antes de ingresar, o a los clientes de un centro comercial”, dice la doctora Odom John.

Y una vez que la tecnología haya sido desarrollada y validada, teóricamente podría usarse para detectar una amplia variedad de enfermedades. “Lo bueno de las pruebas de aliento es que si contamos con la tecnología, se puede aprender muy rápidamente a detectar la señal de una nueva enfermedad”, dice Thomas.

Así que las investigaciones actuales rendirán frutos y dividendos a largo plazo.

“Estamos desarrollando herramientas que, con suerte, nos ayudarán a luchar contra las próximas enfermedades”, dice Edward DeMauro, un ingeniero de la Universidad de Rutgers que también está trabajando en un “covidómetro” a partir del aliento. “Aunque termine esta pandemia, el valor potencial de este campo de investigación es enorme.”

(Traducción de Jaime Arrambide)

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