Análisis rápido de bioaerosoles para identificar la naturaleza de los ataques
El bioterrorismo es una amenaza grave y persistente. Casos históricos como los atentados con carbunco perpetrados en 2001 en los Estados Unidos, que causaron muertes y un temor generalizado, ilustran los efectos devastadores de los agentes biológicos. Más recientemente, los incidentes relacionados con amenazas con polvo blanco enviadas a oficinas gubernamentales belgas han aumentado la preocupación, aunque muchos han resultado ser inofensivos. Estos sucesos ponen de manifiesto la necesidad de disponer de sistemas de biodetección rápidos y precisos, capaces de distinguir las amenazas reales de las falsas alarmas, evitar el pánico innecesario y permitir una respuesta eficaz. El equipo del proyecto HoloZcan, financiado con fondos europeos, estudió la amenaza de atentados biológicos y creó una completa herramienta de evaluación de riesgos para que la usen los primeros intervinientes. Esto puede servir de base para sus actuaciones en caso de incidentes graves, como atentados en estadios, accidentes industriales y contaminación de aguas residuales por catástrofes naturales. El equipo también se propuso ayudar a los intervinientes a la hora de identificar polvos desconocidos. «HoloZcan puede desempeñar un papel vital en la preclasificación y la identificación de la fuente de polvos desconocidos, en suspensión en el aire o en superficies, que puedan estar asociados a agentes de guerra química o biológica», afirma Gyorgyi Bela, coordinador del proyecto HoloZcan. En HoloZcan se consiguió perfeccionar la innovación hasta el punto de que puede incluso clasificar el contenido bacteriano potencial de la lluvia y el aire, una preocupación que va en aumento a medida que el permafrost se derrite debido al cambio climático y libera potencialmente microbios latentes durante mucho tiempo.
Superar las restricciones de los métodos actuales de detección de bioaerosoles
En microbiología, los métodos estándar de detección e identificación incluyen técnicas de secuenciación, unión/etiquetado y amplificación, cada una con sus propias limitaciones. El marcaje fluorescente requiere marcadores diana específicos, lo que significa que los microorganismos patógenos sin teñir pueden pasar desapercibidos. La reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa (qPCR) y la amplificación isotérmica mediada por bucle (LAMP) ofrecen una sensibilidad alta, pero son propensas a falsos positivos debido a los efectos dímeros de los cebadores y a la detección de restos de ADN no viables. Aunque es muy precisa, la secuenciación requiere un uso intensivo de recursos, requiere la preparación de muestras y es susceptible a la contaminación. Además, no puede determinar si un gen deletéreo concreto se expresa de forma activa o está silenciado por regulación epigenética. Los ensayos basados en anticuerpos se basan en objetivos predefinidos, lo que los hace susceptibles a problemas de reactividad cruzada e ineficaces frente a amenazas emergentes. El equipo del proyecto HoloZcan, organizado por IDEAS Science (Hungría), proporciona un análisis visual rápido y sin etiquetas de los bioaerosoles. A diferencia de los métodos de detección selectiva, en HoloZcan se emplea un enfoque agnóstico, en el que se elimina la necesidad de un conocimiento previo de microorganismos patógenos específicos y lo que lo hace ideal para la detección de anomalías de amplio espectro. El sistema es rápido y muy sensible, pero no está diseñado para la identificación precisa de microorganismos patógenos o la detección de exposiciones a dosis bajas. En su lugar, actúa como herramienta de alerta temprana, identificando anomalías biológicas al instante o sobre el terreno para su posterior investigación mediante técnicas más especializadas. «También es importante aclarar que HoloZcan está diseñado para detectar agentes microbianos —hongos, bacterias, esporas y virus de mayor tamaño—, pero no biotoxinas. Productos bioquímicos complejos como la ricina y la toxina botulínica requieren técnicas de análisis químico para las que HoloZcan no está diseñado», explica Béla Mihalik, uno de los principales innovadores de HoloZcan.
Mejorar la respuesta europea a los ataques ocultos
El equipo del proyecto pretendía abordar algunas de las cuestiones identificadas en el proyecto ENCIRCLE, que se propuso mejorar la resiliencia de Europa ante ataques y amenazas químicas, biológicas, radiológicas y nucleares (QBRN, por su siglas en inglés). Mihalik señala: «Hemos probado satisfactoriamente nuestro método en entornos controlados. Mediante la aerosolización de bacterias, simulamos la presencia de altas concentraciones de bioagentes extrínsecos y los detectamos de forma repetida. También recogimos muestras de aliento exhalado, introdujimos partículas víricas y confirmamos su presencia mediante microscopía holográfica digital (DHM)». Una vez demostrado que el sistema funciona, habrá que introducir nuevas mejoras, integrar los componentes de los dispositivos y llevar a cabo pruebas exhaustivas sobre el terreno antes de que el sistema sea plenamente operativo.
Palabras clave
HoloZcan, químico, biológico, radiológico, nuclear, CBRN, bioaerosoles, detección, polvo blanco, bacteriano, bioterrorismo, ataques biológicos, primeros intervinientes
