el equipo iGEM de la Universidad de Rochester ha estado trabajando en una prueba de endometriosis no invasiva. La Endometriosis es una enfermedad crónica dolorosa que actualmente solo se puede diagnosticar mediante cirugía laparoscópica. La prueba podría permitir un diagnóstico más temprano para millones de mujeres con la afección., (Getty Images photo) la nueva prueba de endometriosis, desarrollada por estudiantes de pregrado en Ciencias Biológicas de la Universidad de Rochester, eliminaría la necesidad de cirugía para el diagnóstico de endometriosis.
Endometriosis facts
el proyecto iGEM de la Universidad de Rochester busca abordar un problema apremiante que rodea a la endometriosis: históricamente ha sido muy difícil de diagnosticar, especialmente debido a la falta de conocimiento sobre la enfermedad en sí.,
«Los médicos reciben muy poca, si es que reciben alguna, capacitación en la escuela de Medicina y residencias sobre esta afección, por lo tanto, los síntomas y las quejas a menudo no se reconocen o se descartan», dice Ashley Gubbels, cirujana ginecológica mínimamente invasiva y profesora asistente de Obstetricia y ginecología En el Centro Médico de Rochester.
¿Qué es la endometriosis?el tejido que recubre el útero se llama endometrio. Normalmente, si una mujer no queda embarazada, este tejido se elimina cada mes durante su período., En la endometriosis, el tejido que se ve y actúa como tejido endometrial se implanta fuera del útero. Este tejido fuera de lugar responde a los cambios hormonales del ciclo menstrual. Se acumula, se descompone y sangra, lo que hace que el tejido circundante se inflame o se hinche.
¿Qué causa la endometriosis?las causas de la endometriosis son desconocidas. Algunos investigadores creen que puede ser genético, mientras que otras investigaciones están analizando el papel que puede desempeñar el sistema inmunitario.
¿Cuáles son los síntomas de la endometriosis?,»el mayor error entre los pacientes y los médicos por igual es que los períodos se supone que son dolorosos, seguido de la creencia de que la endometriosis solo causa períodos dolorosos», dice Gubbels. «La Endometriosis causa síntomas en múltiples sistemas.»Aunque los síntomas de cada mujer pueden ser diferentes, algunos de los síntomas más comunes de la endometriosis son dolor y calambres en el vientre o la espalda baja, flujo menstrual abundante, fatiga, infertilidad, micción dolorosa y/o deposiciones durante sus períodos, y náuseas.
¿Cómo se diagnostica la endometriosis?,la cirugía laparoscópica es actualmente la única prueba de endometriosis para obtener un diagnóstico de endometriosis. Se inserta un tubo delgado con una lente y una luz en el extremo en una incisión en la pared abdominal del paciente, lo que permite al cirujano ver dentro del área pélvica. «El diagnóstico definitivo de la endometriosis requiere histología a partir de biopsias laparoscópicas, un procedimiento invasivo», dice Gubbels. «El proyecto iGEM de la Universidad de Rochester busca proporcionar una prueba diagnóstica no invasiva. Esto podría permitir un diagnóstico más temprano para millones de mujeres.»
¿Cómo se trata la endometriosis?,las opciones de tratamiento incluyen medicamentos, cirugía o ambos. Si los síntomas son leves, es posible que el paciente solo necesite analgésicos. En otros casos, los medicamentos basados en hormonas, como las píldoras anticonceptivas, pueden retardar la endometriosis. Sin embargo, Gubbels dice: «hay una idea errónea de que el control de la natalidad trata la enfermedad. El control de la natalidad solo ayuda a controlar los síntomas y, desafortunadamente, no hay cura.»La cirugía laparoscópica puede ser una opción para eliminar el crecimiento anormal del tejido.,
fuente: University of Rochester Medical Center Health Encyclopedia
Cuando Meghan Martin ‘ 21, una doble especialización en Bioquímica y lenguaje de signos estadounidense, era una estudiante de segundo año en la escuela secundaria, comenzó a experimentar dolor intenso y crónico. Una ávida corredora y jugadora de fútbol, estaba lisiada por calambres, náuseas y espasmos en la espalda que la dejaron incapaz de participar en los deportes que amaba.
«siempre he sido muy activo, pero iba a practicar, y luego regresaba a casa y tenía que acostarme porque mi espalda tenía espasmos muy graves», dice Martin., «Empezaba a vomitar porque tenía tantas náuseas y mucho dolor.»
inicialmente, cuando buscó ayuda, su médico le dijo que solo eran calambres menstruales y que debía tomar aspirina y descansar más. Su madre, sin embargo, sintió que algo más estaba pasando. Después de algunas investigaciones en línea, descubrió que su hija estaba exhibiendo síntomas característicos de la endometriosis, una enfermedad crónica en la que el tejido similar al tejido que normalmente recubre el interior del útero crece fuera de la cavidad uterina.,
la única manera de saber con certeza si Martin tenía el trastorno, sin embargo, era que se sometiera a una cirugía.
«Cuando me enteré de que tenía que operarme para resolver esto, estaba como ‘No, No quiero hacer esto'», dice Martin. «He tenido cirugía antes por otras cosas, pero era mi último año de secundaria en ese momento. Estaba pensando, ‘ esto suena ridículo, nunca he oído hablar de endometriosis.,»
hoy en día, aproximadamente 1 de cada 10 mujeres en todo el mundo se ven afectadas por la endometriosis durante sus años reproductivos, sin embargo, la cirugía laparoscópica invasiva es la única técnica actual utilizada para diagnosticar—y luego tratar—la enfermedad. Debido a la falta de conocimiento de la condición y de la investigación en el campo, muchas mujeres pueden experimentar un retraso en el diagnóstico de hasta 11 años desde el inicio de los síntomas. Eso puede significar varios años de dolor pélvico, calambres severos y posible infertilidad mientras el tejido endometrial crece fuera del útero.,
solución de problemas con biología sintética para crear una prueba de endometriosis
Nello Gu ’21 trabaja en el diseño del esterilizador UV Plegable, parte del proyecto para desarrollar una prueba no invasiva y económica para diagnosticar endometriosis (University of Rochester photo / Meghan Martin)
ingrese al equipo internacional de máquinas de ingeniería genética (iGEM) de la Universidad de Rochester.,
a principios de 2020, Rochester lanzó una clase compuesta por 12 estudiantes para competir en una competencia mundial de biología sintética con el objetivo de resolver un problema del mundo real utilizando ideas biológicas innovadoras. (La biología sintética implica la creación de nuevas partes o sistemas biológicos utilizando materiales que ya se encuentran en la naturaleza.) Durante el concurso iGEM-este año celebrado del 14 al 21 de noviembre – los estudiantes presentan a un panel de jueces los proyectos que han diseñado e implementado.,
Martin fue miembro del equipo iGEM de Rochester y, basándose en su propia experiencia, sugirió al grupo abordar como su proyecto el difícil problema del diagnóstico de endometriosis.
«pensé en la endometriosis porque era un gran problema para mí, y sabía que era un área que no tenía mucha investigación significativa, pero que necesitaba investigación significativa», dice.
El equipo iGEM de Rochester es asesorado por Anne S. Meyer, Profesora Asociada de biología, quien se desempeñó como asesora de los equipos iGEM en la Universidad de Delft en los Países Bajos, donde enseñó antes de venir a Rochester., Bajo su dirección, los equipos iGEM de la Universidad de Delft recibieron muchos premios notables, incluido el Gran Premio en la competencia iGEM en 2015.
«iGEM es tan único como una experiencia de investigación para estudiantes universitarios, ya que los estudiantes vienen con un proyecto de su propia elección», dice Meyer. «los proyectos de iGEM solo se ejecutan durante nueve meses, que es un tiempo muy corto para intercambiar ideas, planificar y ejecutar un proyecto científico completamente nuevo.,»
la COVID-19 presenta un desafío único
después de decidir que la endometriosis sería el tema de su proyecto, el equipo de Rochester iGEM pasó los meses siguientes desarrollando una nueva prueba de endometriosis para diagnosticar la enfermedad.
Cuando la COVID-19 llegó a principios de año, el equipo se encontró con desafíos adicionales, ya que se vieron obligados a realizar la mayoría de sus investigaciones en línea y celebrar reuniones a través de Zoom. Tampoco tenían acceso a laboratorios para probar sus diseños.,
«uno de los otros desafíos que enfrentamos fue que se suponía que teníamos un laboratorio húmedo en persona durante todo el verano para desarrollar y optimizar nuestro diseño, pero no entramos en el laboratorio húmedo hasta el otoño», dice Martin. «Hemos hecho todas nuestras pruebas iniciales, pero no hemos tenido la oportunidad de armar todo este ensayo»
aunque la pandemia cambió muchos de los planes de pruebas, el grupo desarrolló protocolos escritos detallados para ejecutar experimentos y solucionar problemas que pudieran surgir.,
una nueva prueba de endometriosis
el dispositivo desarrollado por el equipo de Rochester iGEM se basa en la detección de seis biomarcadores en el líquido menstrual que son indicativos de endometriosis.
el equipo creó un nuevo tipo de copa menstrual para recoger muestras de líquido menstrual de pacientes con endometriosis y un ensayo de flujo lateral, similar a una barra de prueba de embarazo, que cambia de color en función de la presencia o ausencia de los Seis biomarcadores en la muestra menstrual. Esto implicó el uso de una cepa de la bacteria Escherichia coli (E. coli) para producir los anticuerpos necesarios para detectar cada biomarcador.,
«la parte de la biología sintética surgió cuando creamos este sistema de anticuerpos plug-and-play», dice Martin. «Se necesitan dos anticuerpos para detectar cada biomarcador, y esto normalmente sería la parte más cara de la prueba. En su lugar, usamos bacterias para producir anticuerpos de una manera económica.»
el equipo también desarrolló una estación de imágenes para determinar la cantidad real de biomarcadores en una muestra utilizando solo una cámara de teléfono celular.,
Los miembros del equipo de Rochester iGEM se preparan para su presentación final como parte de la competencia internacional de máquinas de ingeniería genética. Desde la izquierda: Emily Schiller ’21, nello Gu ’21, Emily Laskey ’21, Zivile Vebraite ’22 y Gabe Isaacson ’21. No en la foto: Ethan Chen ‘ 21, Linh Hoang ’22, Isabel Lopez-Molini ’22, Meghan Martin ’21, Helen Shammas ’22, Heather Shi ’22, y James Tang ’21. (Foto de la Universidad de Rochester / Meghan Martin)
El grupo prevé que los médicos proporcionen a las pacientes la copa menstrual., La paciente se llevaría la copa a casa y recogería una muestra menstrual durante su siguiente período. La paciente luego traería la muestra al médico, y el médico realizaría la prueba de endometriosis.
esta prueba de endometriosis barata y no invasiva podría complementar o incluso reemplazar la cirugía como diagnóstico, haciéndola más accesible para las mujeres de todo el mundo.
El equipo de Rochester desarrolló además herramientas de educación sobre endometriosis para los médicos y el público en general para aumentar la conciencia de la enfermedad y alentar la investigación adicional., Una de estas herramientas es un modelo predictivo con 42 variables que puede ser utilizado para realizar una autoevaluación antes de consultar a un médico o como una herramienta clínica para complementar una prueba física. Los materiales educativos del equipo, que habían traducido a muchos idiomas diferentes, están disponibles en un formato de acceso abierto.,
«aprendimos que muchos pacientes de endometriosis no eran conscientes de su enfermedad hasta años más tarde porque no solo los pacientes carecen de conciencia, sino que también los médicos no fueron educados sobre la enfermedad», dice Heather Shi ’22, especialista en Microbiología y salud, comportamiento y sociedad, que es miembro del equipo iGEM de Rochester.
el trabajo del equipo está documentado y disponible en su página Wiki, un formato que permite a futuros estudiantes o desarrolladores tomar el diseño y construir sobre las ideas.
una experiencia ‘realmente gratificante’
hoy la salud de Martin ha mejorado mucho., Después de someterse a una cirugía laparoscópica durante su último año de escuela secundaria, su dolor de espalda y calambres intensos desaparecieron solo dos semanas después de la cirugía. Pero se considera una de las afortunadas.
«Al entrar en ella, pensé que era una cirugía innecesaria», dice. «No pensé que tuviera endometriosis, y iba a tener que pasar semanas recuperándome de la cirugía sin ninguna razón. En mi caso, tuve la suerte de tener los resultados y en realidad obtener el tejido endometriosis eliminado.»
ella espera que el proyecto iGEM de Rochester pueda eventualmente ayudar a aliviar algo de este estrés para otros.,
«lo más gratificante para mí de este proyecto es difundir la conciencia sobre la enfermedad», dice Martin. «Por lo general, cuando me acerco por primera vez a la gente sobre la endometriosis, la gente no lo sabe. El hecho de que pueda trabajar en una enfermedad que me afectó personalmente, y aún así poder avanzar en la investigación y aprender sobre la enfermedad y educar a otros ha sido realmente gratificante.,»
2020 iGEM competition update
(Cortesía del equipo iGEM de la Universidad de Rochester)
actualizado el 23 de noviembre de 2020: con la conclusión de la competencia de este año, el equipo iGEM de Rochester ha sido una medalla de oro y varios premios. Un total de 248 equipos participaron en el jamboree de este año. De los 42 equipos de América del Norte, el equipo de Rochester obtuvo la mayor cantidad de premios y nominaciones en total con cinco nominaciones y dos premios.,
los logros del equipo incluyen:
- Premio a la inclusividad
- Mejor Proyecto de diagnóstico de pregrado
- Mejor Software nominado
- Mejor prácticas humanas integradas nominado
- mejor educación nominado
vea los resultados completos en línea.
los investigadores crean nácar artificial utilizando bacteriasel nácar, también conocido como nácar, es un material natural excepcionalmente resistente que se encuentra en conchas y perlas., Los biólogos de Rochester han desarrollado un método innovador para crear nácar en el laboratorio, y tal vez en la luna.
Será su futuro equipo se hizo uso de bacterias?El grafeno es un nanomaterial revolucionario, cuyo descubrimiento llevó a un Premio Nobel. Al mezclar grafito con bacterias, los científicos de Rochester están haciendo que el grafeno sea más fácil y más ecológico de producir, allanando el camino para futuros productos y aplicaciones.,
a route to better antibiotics: understanding ‘stressed bacteria’Rochester biologist Anne S. Meyer’s research into the mechanisms behind bacteria’s responses may lead to more effective antibiotics and less antibiotic resistance.