"Nuestro estudio nos permite conocer el impacto del humo del tabaco sobre la función pulmonar en bebés"

¿Qué inspiró a su grupo de investigación para explorar el uso del aliento como herramienta diagnóstica y de monitorización de contaminantes?

El grupo de investigación de Biotecnología de la UMU pertenece también al Instituto Murciano de Investigación Biosanitaria (IMIB) desde 2011, y en este contexto, nos involucramos en el estudio NELA (Nutrition in Early Life and Asthma) por nuestra experiencia en técnicas ómicas e iniciamos, en 2015, la línea de investigación ‘Volatiloma: Detección y Análisis de Compuestos Orgánicos Volátiles en el Exhalado Humano para la Detección de Enfermedades’. NELA es un estudio interdisciplinar en el que participan 17 grupos de investigación de 3 instituciones murcianas (UMU, IMIB y Hospital Universitario Virgen de la Arrixaca), cuyo objetivo es esclarecer el origen del asma durante la infancia, determinar posibles factores desencadenantes e identificar biomarcadores que ayuden a su diagnóstico precoz.

Nuestro aliento ayuda a detectar enfermedades y contaminantes

¿Cómo se ha desarrollado el estudio?

El estudio NELA ha reclutado una cohorte de 738 parejas madre/hijo de la Región de Murcia en la semana 20 de embarazo, y ha llevado a cabo varias visitas de seguimiento (semana 20 de embarazo, semana 32 de embarazo, fecha del parto, 3 meses tras el nacimiento y 18 meses tras el nacimiento). Nuestro grupo recogió y analizó muestras de aire exhalado de los bebés y de las madres del estudio NELA en la visita de seguimiento a los 3 meses del nacimiento.

¿Cómo seleccionaron los compuestos orgánicos volátiles que consideran más relevantes para evaluar la exposición a contaminantes y el estado de salud?

La selección de los compuestos se realiza de forma diferente según el objetivo de cada uno de los estudios realizados. En el caso de un estudio publicado en 2021, centrado en la búsqueda de potenciales biomarcadores de asma con coexistencia de otras enfermedades atópicas en mujeres, se optó por hacer una búsqueda no dirigida entre los cientos de compuestos orgánicos volátiles presentes en el aire exhalado. En el estudio citado en el artículo se evaluaron los niveles en aire exhalado de benceno, tolueno, etilbenceno y xilenos, abreviados como BTEX, porque estudios previos han puesto de manifiesto su relación con la contaminación ambiental.

En el artículo se menciona la relación entre los niveles de tolueno en el aliento de bebés y su función pulmonar; ¿qué implicaciones podría tener este hallazgo?

Esta asociación nos permite conocer más información sobre el impacto real que tiene la exposición a determinados agentes externos, como el humo del tabaco o la contaminación ambiental, sobre la función pulmonar en bebés. Asimismo, el hecho de observar una relación significativa entre la función pulmonar y los niveles de ciertos compuestos presentes en el aire exhalado, nos indica el potencial que posee la técnica del análisis del aire exhalado para la evaluación de forma no invasiva de la salud respiratoria y la exposición a contaminantes.

¿Qué clase de pruebas ha llevado a cabo hasta ahora su grupo de investigación en esta línea?

En primer lugar, se llevó a cabo el desarrollo de un protocolo que permitiría la identificación de forma precisa y reproducible de los compuestos orgánicos volátiles presentes en el aire exhalado humano. Para ello, se estandarizó la recogida del aire exhalado, se optimizó el método de análisis mediante un sistema de desorción térmica acoplado a cromatografía de gases-espectrometría de masas, y se desarrolló un flujo de trabajo en lenguaje de programación R para el preprocesamiento de datos brutos generados durante el análisis.

¿Qué conclusiones arrojan los resultados?

Una vez establecido un protocolo para la determinación de los compuestos orgánicos volátiles del aliento exhalado, se han llevado a cabo varios estudios con resultados prometedores. Podemos destacar la diferenciación entre mujeres asmáticas con otras enfermedades atópicas coexistentes y no asmáticas (con o sin enfermedades atópicas), la evaluación de la relación entre la función pulmonar de lactantes y los niveles de compuestos orgánicos volátiles asociados con el estrés oxidativo, o la influencia de la presencia de humedad en los niveles exhalados de 2-etil-1-hexanol que deriva de la degradación de plásticos o materiales plastificantes, entre otros.

¿Existen otras líneas de investigación en el grupo que complementen el estudio de los biomarcadores en el aliento?

Llevamos una línea paralela centrada en la aplicación de la biología sintética para aumentar las capacidades biotecnológicas de la bacteria Escherichia coli (E. coli) para la síntesis de productos biológicos terapéuticos, como la producción de proteínas heterólogas.