Investigadores de Critical Analytics for Manufacturing Personalized-Medicine (CAMP) han desarrollado un nuevo ensayo de perfil inmune sin etiquetas que perfila la respuesta inmune del huésped que cambia rápidamente en caso de infección. en una desviación de los métodos existentes que se centran en detectar los patógenos en sí mismos, que a menudo puede estar en niveles bajos dentro de un host. Esta novedosa tecnología presenta una serie de ventajas sobre los métodos actuales, siendo ambos mucho más rápidos, más sensible y precisa.

El nuevo ensayo se describe en un artículo titulado, "Los marcadores biofísicos sin etiquetas de los perfiles inmunitarios de microfluidos de sangre completa revelan firmas de respuesta inmunitaria severa, "publicado recientemente en Pequeña , una revista científica semanal revisada por pares que cubre la nanotecnología, e incluyó un estudio piloto de 85 donantes reclutados del departamento de emergencias del Hospital Universitario Nacional (NUH). El documento fue dirigido por el Dr. Kerwin Kwek Zeming, asociado postdoctoral senior en SMART CAMP, y escrito en coautoría por el profesor Jongyoon Han, Investigador Principal en SMART CAMP y Profesor de Ingeniería Biológica e Ingeniería Eléctrica en MIT, y el Dr. Win Sen Kuan, Director de investigación, Departamento de Medicina de Emergencia, NUH.

En muchos casos, el principal culpable de la manifestación de la enfermedad, gravedad de la infección, y la mortalidad del paciente es una respuesta inmune del huésped demasiado agresiva. Por ejemplo, la pandemia de gripe española de 1918 resultó en un número desproporcionadamente alto de muertes entre adultos jóvenes por lo demás sanos. Esto se ha atribuido al fenómeno ahora bien estudiado de las tormentas de citocinas, que precipitan la liberación rápida de células inmunes y moléculas inflamatorias y son provocadas por una respuesta inmunitaria del huésped hiper-agresiva. En un ejemplo más reciente, los casos de infección grave por COVID-19 a menudo resultan en la muerte por sepsis y una respuesta inmune desregulada, mientras que los métodos actuales de estratificación del riesgo basados ​​en la edad y la comorbilidad siguen siendo un desafío importante y pueden ser inexactos. Es más, Las pruebas actuales de COVID-19 no pronostican la gravedad de la respuesta inmune y, por lo tanto, pueden conducir a un despliegue ineficiente de recursos en entornos de atención médica.

En casos de infección aguda, el estado de la respuesta inmunitaria de un paciente a menudo puede ser volátil y puede cambiar en cuestión de minutos. Por eso, Existe una necesidad apremiante de ensayos que sean capaces de informar de forma rápida y precisa sobre el estado del sistema inmunológico. Esto es particularmente vital en el triaje temprano entre pacientes con infección aguda y la predicción del posterior deterioro de la enfermedad. Sucesivamente, esto permitirá que el personal médico pueda realizar evaluaciones iniciales más precisas y brindar la respuesta médica adecuada. Esto puede garantizar una intervención oportuna en el departamento de emergencias (SU) y evitar el ingreso a la unidad de cuidados intensivos (UCI).

El nuevo ensayo desarrollado por los investigadores de SMART se centra en perfilar la respuesta inflamatoria del huésped que cambia rápidamente, que en un estado hiper-agresivo, puede provocar sepsis y muerte. Se desarrolló un ensayo de perfil inmunológico sin etiquetas de 15 minutos a partir de 20 µL de sangre sin procesar utilizando pilares de tecnología de microfluidos DLD en forma de L y L no convencionales, funcionando como un ensayo sensible y cuantitativo de firmas biofísicas de células inmunes en relación con los niveles de activación en tiempo real de los glóbulos blancos. Como los glóbulos blancos son activados por varios desencadenantes internos o externos, el ensayo puede medir con sensibilidad tanto el alcance como la dirección de estos cambios, que a su vez reflejan el estado de respuesta inmune actual de un paciente. Como tal, el nuevo ensayo desarrollado por los investigadores de SMART es capaz de evaluar con precisión y rapidez los estados de respuesta inmunitaria de los pacientes mediante el perfil del tamaño de las células inmunitarias, deformabilidad, distribución, y recuentos de células.

Significativamente, el nuevo ensayo ofrece ventajas considerables sobre los métodos existentes para perfilar el sistema inmunológico y su actividad. Estos incluyen medir la expresión de genes de leucocitos, marcadores bioquímicos de la superficie celular, y perfil de citocinas en suero sanguíneo. Notablemente, Estos métodos actuales requieren la dilución de la muestra o pasos de preprocesamiento, así como intensivo en mano de obra, equipos costosos y procedimientos de marcaje de anticuerpos. Como resultado, estos métodos generalmente requieren unas pocas horas, como mínimo, para devolver resultados. Este es un punto de dolor y un inconveniente clave en el triaje y el departamento de emergencias, donde los médicos necesitan realizar evaluaciones clínicas precisas lo antes posible. La naturaleza laboriosa y laboriosa de estos métodos actuales limita significativamente su utilidad clínica para un triaje rápido e impide su implementación más amplia dentro de la sala de emergencias o la UCI.

A diferencia de, ya que este nuevo ensayo SMART tarda solo 15 minutos, utiliza solo 20 µL de sangre total, y solo requiere velocidades de fotogramas de captura de video de hasta 150 fps, Existe un potencial considerable para que la tecnología se convierta en una unidad portátil que pueda realizar ensayos ahorradores de sangre en el lugar de atención, lo que podría mejorar significativamente el diagnóstico y la diferenciación de los pacientes en la sala de emergencias y otros entornos de atención primaria o crítica. Esta aplicación permitirá a los médicos identificar rápidamente a los pacientes en riesgo y tomar medidas inmediatas para mitigar o prevenir la disfunción orgánica y otros efectos adversos de una respuesta inmune hiper-agresiva.

El autor principal, el Dr. Kerwin Kwek, dijo:"Nuestro nuevo ensayo DLD ayudará a abordar una necesidad insatisfecha en la sala de emergencias y la UCI al reducir significativamente el tiempo de espera para obtener resultados precisos del ensayo del paciente. Esto podría conducir a una toma de decisiones de clasificación más eficaz y un tratamiento más apropiado y oportuno, que son fundamentales para salvar vidas. Más generalmente, esta innovadora tecnología proporciona nuevos conocimientos tanto sobre la ingeniería de microfluidos de precisión como sobre la investigación clínica ".

El profesor Jongyoon Han agregó:"A raíz de las lecciones aprendidas en las salas de emergencia de los hospitales de todo el mundo, especialmente durante la pandemia de COVID-19, donde los profesionales médicos se han enfrentado a tomar decisiones difíciles y, en ocasiones, de vida o muerte en el triaje, esta nueva tecnología representa un avance enormemente emocionante y significativo. Al reducir el tiempo necesario para los resultados del ensayo de horas a cuestión de minutos, El nuevo ensayo de SMART CAMP podría ayudar a salvar vidas mientras continuamos combatiendo el flagelo de los patógenos y las enfermedades infecciosas. El ensayo también tendrá aplicaciones más amplias, dando a los médicos una herramienta nueva y más eficaz en la sala de emergencias y la UCI ".