La resistencia antimicrobiana (RAM) es una de las mayores amenazas para la salud pública y la seguridad alimentaria. Su impacto, vinculado al uso excesivo de antimicrobianos y su propagación en la cadena alimentaria, compromete la eficacia de los tratamientos frente a infecciones. A través del proyecto RAMDETEC, en AINIA desarrollamos tecnologías innovadoras para detectar microorganismos resistentes de manera rápida y precisa en matrices alimentarias, contribuyendo a la sostenibilidad del sector agroalimentario. Descubre más sobre este desafío y nuestras soluciones en el artículo.
La Organización Mundial de la Salud ha declarado que la resistencia a los antimicrobianos, conocida como RAM, es una de las 10 principales amenazas de salud pública a las que se enfrenta la humanidad. Se estima que las infecciones por bacterias resistentes a antibióticos serán responsables de la muerte de 10 millones de personas en todo el mundo en 2050. Hemos llegado a esta situación alarmante debido, principalmente, al uso indebido y excesivo de antimicrobianos, tanto en la salud humana como en los tratamientos a animales.
Este riesgo se acrecienta ante la falta de medidas de prevención y control de las enfermedades y las infecciones, la falta de sensibilización y conocimiento respecto al uso de antibióticos, y los factores de estrés que la actividad humana produce en los ecosistemas.
Los microorganismos se han ido adaptando a los distintos tratamientos antimicrobianos gracias al desarrollo de distintos mecanismos de resistencia:
- Resistencia natural o intrínseca: resistencia natural derivada de la presencia de genes propios que causan algún tipo de resistencia a antimicrobianos. Se trata, pues, de un mecanismo natural de defensa presente en los microorganismos.
- Resistencia por adquisición de genes de resistencia: supone el 80% de los casos de RAM. Se produce por la diseminación de material genético codificante de alguna resistencia entre microorganismos mediante mecanismos de transferencia horizontal.
Los distintos mecanismos de resistencia afectan a las dianas bacterianas de los antibióticos, haciendo que dejen de ser efectivos como tratamiento frente a las infecciones.
RAM en la cadena alimentaria
Una de las principales medidas de control es detectar y erradicar la presencia de microorganismos con RAM en el punto de origen, abordando la problemática desde la perspectiva ‘’One Health’’, siendo la cadena alimentaria una de las principales vías potenciales de transmisión.
La Decisión de ejecución (UE) 2020/1729 de la comisión de 17 de noviembre de 2020 relativa a la vigilancia y notificación de la resistencia a los antimicrobianos de las bacterias zoonóticas y comensales, establece la necesidad de realizar controles en productos cárnicos, considerando el análisis de Salmonella spp., Campylobacter spp., Escherichia coli y Enterococcus spp., dejando fuera del estudio a muchos otros microorganismos potenciales con RAM, como son Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, entre otros. A su vez, esta Decisión solamente establece el control en productos de origen animal, si bien la incidencia y propagación de microorganismos con RAM a los seres humanos puede proceder de otras vías, como a través de vías fluviales, suelos y vegetales contaminados.
Tecnologías innovadoras para la detección de microorganismos con RAM
Las técnicas actualmente aprobadas a nivel legislativo en el marco europeo para la detección de RAM en la cadena agroalimentaria se basan en metodologías fenotípicas centradas en la evaluación de la susceptibilidad de un microorganismo, previamente aislado, a determinadas concentraciones de un antibiótico (método de microdilución). Este tipo de técnicas, además de requerir un paso previo de aislamiento del microorganismo, lo cual no siempre es sencillo y conlleva un importante tiempo operativo, presentan serias limitaciones para la detección e identificación precisa de resistencias concretas.
Sin embargo, en el ámbito clínico hay implementadas metodologías más avanzadas, basadas en tecnologías ómicas y moleculares, que permiten una detección e identificación de microorganismos con RAM de manera precisa, rápida y mucho más completa. La gran diversidad de matrices alimentarias de las que pueden proceder los microorganismos con RAM complica la aplicación de técnicas de detección utilizadas en el campo clínico, siendo imprescindible llevar a cabo estudios que permitan adaptar y optimizar el uso de estas en el campo agroalimentario.
De esta idea surge el proyecto RAMDETEC, financiado por el Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE) y fondos FEDER, en el que vamos a desarrollar e implementar tecnologías innovadoras en el ámbito agroalimentario para la detección rápida y precisa de microorganismos con RAM en matrices alimentarias. Estas tecnologías son:
- Técnicas moleculares basadas en PCR
Las técnicas moleculares, como la PCR y su variante en tiempo real, qPCR, permiten detectar material genético con alta sensibilidad y rapidez, siendo herramientas clave para identificar genes de resistencia y virulencia en pocas horas. Estas técnicas ofrecen ventajas, como el análisis directo de muestras sin necesidad de tener un cultivo bacteriano puro previamente aislado. Sin embargo, la principal limitación de estas técnicas es que no son capaces de detectar mecanismos de resistencia nuevos o no caracterizados para los que el determinante genético es desconocido.
- Espectrometría de masas: tecnología MALDI-TOF-MS
La tecnología MALDI-TOF-MS utiliza espectrometría de masas con ionización suave para analizar péptidos y proteínas, identificando moléculas según su relación masa/carga (m/z) mediante el tiempo de vuelo. Se emplea para clasificar cepas bacterianas e identificar biomarcadores por su rapidez, bajo coste y mínima necesidad de muestra.
Para detectar resistencias antimicrobianas, MALDI-TOF-MS diferencia espectros de cepas resistentes y susceptibles, permitiendo análisis como la hidrólisis de antibióticos o la detección de proteínas específicas. Aunque es rápida y automatizada, su capacidad para correlacionar con resistencia fenotípica puede ser limitada debido a diferencias espectrales no relacionadas con resistencia.
- Tecnologías de secuenciación masiva
Entre las diversas tecnologías ómicas disponibles, las técnicas de secuenciación masiva del ADN, también conocidas como NGS (Next-Generation Sequencing), son de las más ampliamente usadas para el estudio de RAM en el campo clínico. La secuenciación masiva se ha implantado en clínica como alternativa a los métodos tradicionales basados en el fenotipo por la rapidez y eficacia en la obtención de resultados, además de proporcionar una información mucho más amplia y precisa de su patogenicidad.
Los avances en la secuenciación del ADN han posibilitado secuenciar un genoma bacteriano completo en horas. Una vez obtenida esta gran cantidad de datos, se requiere un análisis y procesamiento bioinformático para el ensamblaje de las secuencias detectadas y, así, identificar de manera precisa el microorganismos o grupo de microorganismos presentes en la muestra, así como sus perfiles de resistencia a nivel genómico.
Las tecnologías desarrolladas en este proyecto serán evaluadas y validadas respecto al método de referencia implantado en el sector agroalimentario (método de microdilución) de acuerdo con las indicaciones de las normas ISO 16140 e ISO 20776-2.
Además, a través del proyecto RAMDETEC ampliamos el espectro de análisis e investigamos la definición de las estrategias y metodologías óptimas para la preparación de muestras alimentarias no sólo de origen animal (productos cárnicos de origen avícola, porcino, vacuno), sino también de origen vegetal (productos de consumo cultivados en el suelo, como sandía, col, alcachofa) y agua de riego.
En el marco de este proyecto, pretendemos poner a punto soluciones tecnológicas enfocadas al análisis en profundidad de las RAM que, aunque ya existen diversas publicaciones al respecto, no están lo suficientemente desarrolladas ni implantadas en el ámbito industrial, particularmente en el sector dedicado a la alimentación. Por tanto, con RAMDETEC, investigaremos y desarrollaremos estas tecnologías para una aplicación dirigida de manera directa a ofrecer soluciones a necesidades emergentes en la industria, además de aportar know-how acerca de las RAM potencialmente transmisibles por vía alimentaria.
