La microbiología tradicional, el pilar para la automatización.

La microbiología como ciencia, existe aproximadamente desde la segunda mitad del siglo XIX. Aunque el término bacteria derivado del griego βακτηριον («bastoncillo»), fue introducido hasta el año 1828 por Christian Gottfried Ehrenberg, ya en 1676 Anton van Leeuwenhoek, usando un microscopio de una sola lente que él mismo había construido basado en el modelo creado por Robert Hooke en su libro Micrographia, realizó la primera observación microbiológica registrada de «animáculos», como van Leeuwenhoek los llamó y dibujó.

Eugenio Espejo (1747-1795) publicó importantes trabajos de medicina, como las Reflexiones acerca de la viruela (1785), el cual se convertiría en el primer texto científico que refería la existencia de microorganismos (inclusive antes que Louis Pasteur) y que definiría como política de salud conceptos básicos de la actualidad como la asepsia y antisepsia de lugares y personas.

La bacteriología (más tarde una subdisciplina de la microbiología) se considera fundada por el botánico Ferdinand Cohn (1828-1898). Cohn fue también el primero en formular un esquema para la clasificación taxonómica de las bacterias.

Louis Pasteur (1822-1895), considerado el padre de la Microbiología Médica y Robert Koch (1843-1910) fueron contemporáneos de Cohn. Quizá el mayor triunfo de Pasteur consistió en la refutación mediante cuidadosos experimentos (por aquel entonces) la muy respetada teoría de la generación espontánea, lo cual permitió establecer firmemente a la microbiología dentro de las ciencias biológicas.

Robert Koch es especialmente conocido por su contribución a la teoría de los gérmenes de la enfermedad, donde, mediante la aplicación de los llamados postulados de Koch, logró demostrar que enfermedades específicas están causadas por microorganismos patogénicos específicos. Koch fue uno de los primeros científicos en concentrarse en la obtención de cultivos puros de bacterias, lo cual le permitió aislar y describir varias especies nuevas de bacterias, entre ellas Mycobacterium tuberculosis, el agente causal de la tuberculosis.

La importancia de la microbiología no se limita en forma excluyente a las ciencias de la salud; por el contrario, impacta áreas como la industria, los recursos energéticos y la administración pública.

Actualmente el crecimiento de la microbiología ha sido tal que muchos especialistas han optado por dividirla considerando como disciplinas independientes a la microbiología clínica, la microbiología general, la microparasitología y la micología entre otras. En esta revisión, nos enfocaremos en la Microbiología clínica.

 

 

La obtención de bacterias en un cultivo a partir de una muestra biológica es el reflejo del curso de un proceso infeccioso. Los cultivos microbiológicos incluyen identificación bacteriana y pruebas de susceptibilidad a los antibióticos y estos estudios hacen parte de la labor diaria del laboratorio de microbiología clínica.

El procesamiento de muestras en el área de microbiología ha sido tradicionalmente una labor manual respecto a otras en las cuales la automatización se ha desarrollado de forma rápida. Esto se debe principalmente a la gran variedad de tipo de muestras, protocolos de siembra, diversidad y número de microorganismos a identificar, perfilación de antibióticos a testar según tipo o familia de microorganismos y un volumen relativamente menor de exámenes en comparación con el número de exámenes para análisis químico y hematológico que hace menos rentable la incorporación de nuevas tecnologías y robotización.

La etapa preanalítica ocupa una gran parte de la carga de trabajo. La inoculación de las muestras en placas de agar consume el 25% del tiempo de procesamiento inicial de las muestras. Actualmente existen equipos con diferentes diseños y alcances de automatización para la siembra de muestras que se comunican con el sistema informático del laboratorio y permiten seleccionar el tipo de medios de cultivo, inoculan, siembran y etiquetan las placas. Estos equipos pretenden resolver problemas de calidad y estandarización de la estría o inóculo, contaminación cruzada, tiempo de procesamiento y costos en reprocesos, por consiguiente, ahorro en tiempo y reactivos. En términos generales, todos estos equipos utilizan muestras líquidas o medios de transporte líquido.

La identificación bacteriana ha dependido del análisis inicial de la morfología bacteriana desarrollada en los diferentes tipos de medios de cultivo en los cuales la muestra fue inoculada. Sus características morfológicas, aspecto de la colonia, consumo de nutrientes, cambios de color del agar por la presencia de indicadores de pH y la coloración de Gram siguen siendo la base principal para la sospecha del microorganismo aislado; dependiendo de las reacciones de cada microorganismo frente a diferentes sustratos, se obtiene un perfil bioquímico y este al ser comparados con perfiles conocidos permiten la identificación en un tiempo convencional de 24-48 horas para permitir la expresión de la reacción. Con la automatización se logró reducir este tiempo a 8-10 horas, ya sea porque se detecta reacción con sustratos preformados, o se logra visualizar la reacción bioquímica con un menor número de replicaciones, dada la miniaturización de la reacción.

El antibiograma ha sido realizado clásicamente por técnicas manuales de difusión en disco, que, si bien cada vez se ha estandarizado mejor y están en la actualidad adecuadamente validados, es una técnica laboriosa y que requiere de más tiempo para obtener resultados que las técnicas automatizadas disponibles; adicionalmente requiere rigurosidad en la aplicación de las buenas prácticas de siembra para obtener resultados que puedan ser fácilmente interpretados.

En cuanto a la identificación bacteriana y los estudios de susceptibilidad, se han desarrollado diferentes técnicas rápidas, semiautomatizadas o automatizadas. Estos equipos aportan estandarización y velocidad, pero no han logrado resolver toda la problemática que el estudio microbiológico plantea, por lo que aún es necesario complementar su uso con pruebas manuales. Esta reducción en tiempo crea la necesidad de contar con personal capacitado durante las 24 horas en el laboratorio, para optimizar y hacer más eficientes los procesos, aprovechando así las ventajas que ofrece la tecnología.

La automatización de los laboratorios clínicos, en términos generales nace como una solución a la sobrecarga de trabajo producida por la creciente solicitud de exámenes médicos y es así como la incorporación de nuevas tecnologías en los procesos han aumentado la productividad, disminuido costos en reprocesos, mejoran la estandarización, la reproducibilidad y la trazabilidad a través de la conexión a sistemas de información y contribuido a tener un sistema más eficiente y seguro para el paciente.

El laboratorio de Microbiología clínica ideal con “automatización total” involucra equipos en línea para siembra de muestras, incubación, análisis remoto de colonias obtenidas luego de incubación mediante digitalización de imágenes y posterior identificación mediante espectometría de masa y realización de antibiograma automatizado a las colonias previamente identificadas. Todos estos equipos en línea estarían interconectados mediante un software que adicionalmente comunica con equipos de hemocultivos, coloración de Gram y la realización de técnicas de diagnóstico inmunológico, pruebas rápidas para detección de antígenos bacterianos y técnicas de biología molecular con las cuales se detectan características genéticas propias de cada patógeno y factores de virulencia o resistencia a los antibióticos.

La automatización total es un concepto aún lejano en la realidad de la mayoría de los laboratorios de microbiología. Lo que sí es posible actualmente es contar con metodologías de identificación más rápida que la convencional, identificación proteómica y genética que aportan oportunidad de respuesta para el manejo del paciente, esto ha permitido liberar tiempo de procesamiento que se aplica en la interpretación, estudio y correlación de los casos, lo cual es de vital importancia en el área de microbiología y permite aplicación de pruebas confirmatorias y adicionales que garantizarán reporte acertado. La siembra en placas de agar enriquecidos y selectivos, utilización de medios cromogénicos en tamizaje de identificación y resistencia bacteriana que facilitan la lectura visual son herramientas que cualquier laboratorio incluyendo de baja complejidad puede implementar en su rutina de trabajo. La sospecha del microorganismo causante de la infección y pruebas confirmatorias adicionales tanto para la identificación bacteriana como la detección de genes de resistencia siguen siendo elaboradas manualmente y su interpretación siempre requerirá el análisis del profesional en el área.

 

Bibliografía

– Nuevas tecnologías en diagnóstico microbiológico: automatización y algunas aplicaciones en identificación microbiana y estudio de susceptibilidad. Dra. Beatrice Hervé.

– Revista Enfermedades Infecciosas y Microbiología Clínica. Volumen 35 Enero 2017 Páginas 41-46. Métodos de diagnóstico rápido en microbiología clínica: necesidades clínicas.

– Revista Médica Clínica Las Condes. Volumen 26 N. 6 Paginas 794 – 801 Noviembre de 2015. Implementación del laboratorio Clinico Moderno. Dra. Cecilia Tapia P., Carlos Vega S., Dr. Christian Rojas C.

 

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