La metagenómica, la técnica genética que permite detectar infecciones difíciles de diagnosticar

El método contribuyó a identificar el coronavirus responsable de la COVID-19 y ahora ayuda a los médicos a tomar decisiones críticas, detectar enfermedades poco comunes y mejorar la vigilancia de posibles epidemias.

A finales de diciembre de 2019, un equipo de virólogos de tres importantes ciudades chinas comenzó a analizar muestras de pacientes hospitalizados con casos inexplicables de neumonía grave. Todos habían estado en el mercado de mariscos de Huanan, en Wuhan, antes de presentar síntomas de la enfermedad.

Sin embargo, los primeros análisis no lograron identificar el agente causante. El material genético encontrado en las muestras no coincidía con ningún patógeno conocido hasta ese momento.

Ante la incertidumbre, los investigadores recurrieron a una técnica denominada metagenómica, capaz de identificar el material genético de los microorganismos presentes en una muestra, incluidos aquellos que todavía no han sido descubiertos o catalogados.

El análisis reveló que el patógeno tenía una estrecha relación con los coronavirus, una familia de virus que incluye agentes responsables de brotes anteriores de neumonía grave, como el síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS). Este hallazgo contribuyó a identificar el virus que posteriormente sería conocido como SARS-CoV-2, causante de la COVID-19.

El descubrimiento permitió acelerar el desarrollo de pruebas diagnósticas y dio impulso a la investigación internacional para encontrar tratamientos y vacunas.

Aunque este es uno de los ejemplos más conocidos de la aplicación de la metagenómica, su uso ha comenzado a extenderse en los hospitales. Actualmente, la técnica ofrece nuevas posibilidades para diagnosticar infecciones graves, identificar enfermedades de origen desconocido y orientar tratamientos que pueden marcar la diferencia entre la vida y la muerte.

Una herramienta para descubrir lo desconocido

Los pacientes que llegan a una unidad de neurología con fiebre, dolor de cabeza, debilidad, confusión o somnolencia pueden presentar meningitis o encefalitis, enfermedades que afectan al cerebro y la médula espinal y que pueden tener consecuencias fatales si no se tratan oportunamente.

El problema es que estos síntomas pueden tener diferentes causas: infecciones virales, bacterianas o reacciones anormales del sistema inmunitario. Determinar el origen resulta fundamental, ya que el tratamiento adecuado depende del diagnóstico.

El especialista en enfermedades infecciosas Charles Chiu, profesor de la Universidad de California en San Francisco, Estados Unidos, ha participado en investigaciones sobre el uso de la metagenómica para resolver estos casos.

Según explica, cuando los pacientes se encuentran en estado crítico, los médicos pueden verse obligados a tratar simultáneamente una posible infección y una enfermedad autoinmune. Esta última estrategia implica administrar medicamentos que reducen la actividad del sistema inmunitario, lo que podría resultar contraproducente si el paciente tiene una infección activa.

La metagenómica permite reducir parte de esa incertidumbre mediante el análisis del líquido cefalorraquídeo, que rodea el cerebro y la médula espinal, para buscar rastros genéticos de diferentes microorganismos.

Uno de los casos descritos por Chiu corresponde a una paciente diagnosticada con meningitis e insuficiencia hepática que estaba prevista para recibir un trasplante de hígado. Sin embargo, el análisis metagenómico de su líquido cefalorraquídeo identificó una infección por el virus de la hepatitis E, una causa conocida y tratable de enfermedad hepática que no siempre se incluye entre las pruebas habituales en algunos países de ingresos altos.

Tras recibir tratamiento antiviral, la paciente mejoró y pudo evitar el trasplante.

El caso ilustra cómo la identificación precisa de un agente infeccioso puede modificar radicalmente la conducta médica y evitar procedimientos invasivos innecesarios.

Inteligencia artificial para ganar tiempo

Durante años, una de las principales limitaciones de la metagenómica fue el tiempo requerido para procesar e interpretar los resultados. La separación del material genético humano y microbiano, así como la identificación de posibles patógenos, exigía conocimientos especializados y podía tardar varios días.

En pacientes gravemente enfermos, esa demora podía reducir las posibilidades de supervivencia.

Los avances en la secuenciación genética han permitido acortar considerablemente los plazos. Algunos equipos pueden procesar material genético en una o dos horas, mientras que las herramientas de inteligencia artificial facilitan el análisis de grandes cantidades de información.

La combinación de ambas tecnologías resulta especialmente prometedora para los pacientes inmunodeprimidos, entre ellos las personas que han recibido trasplantes, los pacientes con cáncer sometidos a tratamientos inmunosupresores y quienes padecen determinadas enfermedades autoinmunes.

En estos grupos, una infección aparentemente común puede evolucionar rápidamente hacia una complicación grave.

El diagnóstico también puede resultar complejo porque enfermedades como la neumonía y la sepsis pueden ser provocadas por cientos de microorganismos diferentes. Los médicos suelen necesitar numerosas pruebas para determinar la causa, un proceso que consume tiempo y recursos.

En Singapur, el investigador Niranjan Nagarajan, profesor asociado de la Universidad Nacional de Singapur, dirige un proyecto que estudia cómo la metagenómica apoyada por inteligencia artificial puede facilitar tratamientos más rápidos y específicos para personas con sistemas inmunitarios debilitados.

Una de las dificultades consiste en distinguir los patógenos responsables de la enfermedad de otros microorganismos presentes en las muestras que no necesariamente representan una amenaza. Los análisis también pueden verse afectados por contaminantes introducidos accidentalmente durante el procesamiento en el laboratorio.

La inteligencia artificial puede ayudar a filtrar esa información, identificar patrones relevantes y facilitar la interpretación de los resultados.

Además, el análisis de la actividad de los genes del paciente puede aportar pistas sobre la respuesta del organismo ante un microorganismo. Esto ayuda a los investigadores a determinar si un agente infeccioso está provocando daños o si los síntomas podrían estar relacionados con una reacción inmunitaria.

El objetivo es avanzar hacia una medicina de precisión, en la que los tratamientos se adapten mejor a las causas específicas de la enfermedad y a las características de cada paciente.

Detección temprana y vigilancia de epidemias

Las aplicaciones de la metagenómica no se limitan al diagnóstico individual. La técnica también puede contribuir a mejorar la vigilancia epidemiológica y detectar amenazas sanitarias que podrían pasar inadvertidas mediante los métodos convencionales.

Un estudio piloto realizado en dos hospitales de Londres durante 2025 evaluó su utilidad en pacientes hospitalizados por infecciones respiratorias. Según los resultados publicados, las pruebas metagenómicas identificaron microorganismos que no suelen detectarse mediante los procedimientos habituales en aproximadamente el 30 % de los casos analizados.

En uno de ellos, el examen permitió determinar que un paciente tenía tuberculosis y no cáncer de pulmón, como se había sospechado inicialmente, evitando que tuviera que someterse a una intervención quirúrgica invasiva.

La investigación también identificó dos casos de infección por parvovirus B19, un virus respiratorio cuya circulación posteriormente motivó alertas sanitarias en el Reino Unido y Europa.

Estos hallazgos apuntan a que la metagenómica podría ayudar a las autoridades a reconocer cambios en la circulación de determinados patógenos antes de que se conviertan en una preocupación sanitaria generalizada.

En Singapur, varios laboratorios también trabajan con muestras de aguas residuales y aire para buscar señales genéticas de virus emergentes. La información obtenida se analiza mediante modelos de inteligencia artificial entrenados para reconocer patrones que podrían indicar la aparición de nuevas amenazas.

La vigilancia ambiental tiene una ventaja importante: permite buscar señales de circulación de microorganismos sin depender exclusivamente de que las personas enfermas acudan a un centro de salud y reciban un diagnóstico.

La experiencia de la COVID-19 demuestra el potencial de esta estrategia. En Italia, los análisis retrospectivos de aguas residuales encontraron rastros del virus meses antes de que se confirmaran oficialmente los primeros casos en el país.

Un avance prometedor, pero con desafíos

Pese a sus posibilidades, la metagenómica todavía enfrenta obstáculos antes de convertirse en una herramienta rutinaria en todos los hospitales. El costo de la secuenciación, la necesidad de personal especializado, la interpretación de los resultados y la disponibilidad de bases de datos genéticas confiables pueden limitar su aplicación.

Además, detectar material genético de un microorganismo no significa necesariamente que este sea el responsable de los síntomas. Los resultados deben interpretarse junto con la evaluación clínica, los antecedentes del paciente y otras pruebas diagnósticas.

Aun con estas limitaciones, los avances tecnológicos están ampliando las posibilidades de identificar infecciones que antes podían permanecer ocultas durante días o semanas.

La combinación de secuenciación genética, inteligencia artificial y vigilancia ambiental podría transformar tanto la atención hospitalaria como la preparación frente a futuras epidemias.

Más allá de su papel en la identificación del coronavirus que provocó la pandemia de COVID-19, la metagenómica comienza a consolidarse como una herramienta para resolver diagnósticos complejos, orientar tratamientos personalizados y ofrecer a los sistemas sanitarios una oportunidad adicional para detectar amenazas infecciosas antes de que sea demasiado tarde.