Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han participado en el desarrollo de un dispositivo portátil que detecta niveles peligrosamente bajos de glóbulos blancos en la sangre, previniendo de este modo infecciones potencialmente mortales sin necesidad de adquirir muestras de sangre.
Según los profesionales, el dispositivo podría prevenir miles de infecciones cada año entre pacientes de quimioterapia. Mediante un prototipo portátil se toman imágenes de vídeo de las células sanguíneas que fluyen a través de los capilares de la superficie de la piel, justo al comienzo de la uña. Después, un algoritmo informático analiza estas imágenes y determina si los niveles de glóbulos blancos están por debajo de un umbral que los médicos consideran peligroso.
| El dispositivo no proporciona un recuento preciso de glóbulos blancos pero sí revela si los pacientes están por debajo del umbral de peligro |
La tecnología consiste en un microscopio de campo amplio que emite luz azul, penetrando entre 50 y 150 micras por debajo de la piel. De este modo, se obtienen imágenes de lo que se conoce como el lecho ungueal, una zona en la que los capilares están ubicados muy cerca de la superficie de la piel. Estos capilares son tan estrechos que los glóbulos blancos deben pasar de uno en uno, haciéndolos más fáciles de ver.
El doctor de la UMP y líder del equipo de investigación, Carlos Castro-González, precisa que aunque este dispositivo no proporciona un recuento preciso de glóbulos blancos, sí revela si los pacientes están por encima o por debajo del umbral considerado peligroso, definido como 500 neutrófilos (el tipo más común de glóbulos blancos) por microlitro de sangre.
«Nuestro objetivo es que los pacientes tengan este dispositivo portátil que puedan llevarse a casa y monitorizar diariamente cómo están reaccionando al tratamiento. Si están por debajo del umbral, entonces se podría administrar un tratamiento preventivo», añade el doctor.
Expuestos a la infección
La reducción de los niveles de glóbulos blancos tras un tratamiento de quimioterapia causa cada año más de 250.000 infecciones de diversa gravedad en Europa. De media, los pacientes reciben una dosis de quimioterapia cada 21 días. Después de cada una de las sesiones, sus niveles de glóbulos disminuyen de forma considerable, dejando al paciente más expuesto a una infección, y luego aumentan de manera gradual.
«En Estados Unidos, uno de cada seis pacientes de quimioterapia termina hospitalizado por causa de una de estas infecciones, debido a niveles de glóbulos blancos particularmente bajos», señala Castro-Gonzalez, quien añade que estas complicaciones producen «largas y costosas» hospitalizaciones y en un 7 por ciento de los casos los pacientes llegan a fallecer.
Además, el doctor recuerda que en muchas ocasiones estas circunstancias llevan a que el paciente pierda la siguiente dosis de quimioterapia, retrasando también su tratamiento contra el cáncer.
Actualmente los médicos solo analizan las defensas de estos pacientes justo antes de una nueva dosis, por lo que no tienen forma de saber si los niveles de glóbulos blancos caen a niveles peligrosos después de un tratamiento. Conocer estos datos en tiempo real, algo que permite este dispositivo, les permitiría tratar al paciente con antibióticos profilácticos o medicamentos que inducen el crecimiento de los glóbulos blancos, reduciendo a la mitad las infecciones en esta población.
Inteligencia artificial para contar glóbulos blancos
Los expertos comenzaron este proyecto hace casi cuatro años como parte del Consorcio M+Visión de Madrid-MIT. El programa cuenta con postdoctorados de todo el mundo para tratar de resolver los problemas no resueltos y de alto impacto a los que se enfrentan los médicos y hospitales.
Durante el estudio, que acaba de publicarse en Scientific Reports, los investigadores probaron el dispositivo en 11 pacientes del Hospital General de Massachusetts y el Hospital Universitario La Paz de Madrid, todos ellos con un tratamiento con quimioterapia. El trabajo demostró una precisión del 95 por ciento para determinar si los niveles de glóbulos blancos de un paciente estaban por encima o por debajo del umbral.
| Leuko Labs resultó ganadora del Primer Premio en la II edición del UPM_innovatech 2T Challenge |
Para obtener las medidas, los investigadores graban un minuto de vídeo por paciente. Tres personas independientes examinaban los vídeos sin conocer su estado inmunológico y anotaban cada vez que observaban un glóbulo blanco. Sin embargo, desde que presentaron su artículo, los investigadores han estado desarrollando algoritmos de ordenador para realizar la misma tarea automáticamente.
El equipo de investigación ha solicitado patentes sobre la tecnología y ha lanzado una compañía llamada Leuko Labs, que está trabajando en comercializar esta tecnología que Carlo Brugnara, profesor de patología en la Facultad de Medicina de Harvard y el Hospital Infantil de Boston, describe como «excepcionalmente prometedora».
Leuko Labs resultó además ganadora del Primer Premio en la II edición del UPM_innovatech 2T Challenge, la iniciativa del Programa de innovación y comercialización de tecnologías UPM_innovatech, que premia las tecnologías más innovadoras de la universidad, y que durante los próximos días lanzará una nueva edición. «Tener un método no invasivo que le permita, en un corto período de tiempo, ver cuántos glóbulos blancos hay en un paciente determinado sería una gran mejora», dice Brugnara, que no participó en la investigación.
Nuevo prototipo
Para ayudar a que la tecnología avance hacia la comercialización, los investigadores están construyendo un nuevo prototipo automatizado. «Automatizar el proceso de medición es clave para hacer un dispositivo de uso doméstico viable», dice Ian Butterworth, uno de los investigadores del MIT que han participado en su desarrollo, apostillando que las imágenes deben ser recogidas en el lugar correcto del dedo del paciente, y el funcionamiento del dispositivo debe ser lo más sencillo posible.
Usando este nuevo prototipo, los investigadores planean probar el dispositivo en más pacientes con cáncer. También están investigando si se pueden obtener resultados precisos con vídeos de corta duración.
«El siguiente paso será adaptar la tecnología para que se puedan generar recuentos de glóbulos blancos más precisos, lo que sería útil para controlar a pacientes sometidos a trasplantes de médula ósea o a personas con ciertas enfermedades infecciosas», señala Castro-González.
| Además de prevenir las infecciones, el dispositivo ayudará a decidir si un paciente está listo para su próxima dosis de quimioterapia |
Pero además de prevenir las infecciones, el dispositivo también podrá ayudar a los médicos a decidir si un paciente está listo para recibir su próxima dosis de quimioterapia antes de que hayan transcurrido esos 21 días.
«Hay un equilibrio al que los oncólogos deben llegar. Normalmente, los médicos quieren que la quimioterapia sea lo más intensa posible, pero sin que las personas estén inmunosuprimidas. Los ciclos actuales de 21 días se basan en estadísticas de lo que la mayoría de los pacientes puede tolerar, pero si estás listo antes, entonces es posible que te administren tu siguiente dosis con antelación y eso se traduzca en una mejor supervivencia», narra Álvaro Sánchez-Ferro, del MIT.
La investigación fue financiada por el Consorcio M+Visión Madrid-MIT, el Programa FP7-People-2011-Cofund de la UE, la Fundación Ramón Areces, el Centro CFTCC del NIH, el Deshpande Center del MIT, la Fundación Wallace H. Coulter en BU, el Programa de Oportunidades de Investigación de Pregrado del MIT (UROP) y el Fondo de Innovación MIT Sandbox