Un novedoso 'point of care' aumentaría la tasa de éxito en los tratamientos de fertilidad

España es uno de los países más activos en reproducción asistida. Los últimos datos recopilados por la Sociedad Española de Fertilidad indican que en el año 2016 al menos 45.160 pacientes se sometieron a un tratamiento de fecundación in vitro en los más de 300 centros destinados a este fin en el país. Los datos acumulados desde 1997 hasta 2015 indican un récord de 119.875 ciclos de tratamiento en España, incluyendo in vitro, inyección de espermatozoides y donación de óvulos.

Los tratamientos de fertilidad suponen un proceso largo e incierto, donde conseguir un embarazo es la meta deseada. Es mucho el avance que se ha hecho en los últimos años a través de la innovación con el fin de aumentar la tasa de éxito, pero aún quedan aspectos a mejorar tanto en la comodidad de las pacientes que se someten a estos procesos, como respecto a la tasa de éxito de estos tratamientos.

A todo lo ya conseguido en las últimas décadas, surge ahora el desarrollo de un novedoso sistema de medición o 'point of care' (PoC) que pretende aumentar este índice de éxito de una manera más cómoda y fiable para los pacientes. ATEnto, que es como se ha bautizado este proyecto, tiene como fin la medición de niveles de hormonas, como Estradiol (E2), Progesterona (P4, pregn-4-en-3,20-diona) y Hormona Luteinizante (LH, lutropina), que permita a las pacientes de tratamientos de fertilidad mejorar sus expectativas de quedarse embarazadas.

La idea parte desde el Departamento de Tecnologías de la Información y Comunicaciones-Área de Ingeniería Telemática de la Universidad Politécnica de Cartagena, con el profesor titular Antonio Javier García al frente, como especialistas en sensorización y comunicaciones entre sensores y usuarios finales; con la colaboración de la Universidad Complutense de Madrid y su Departamento de Química Analítica (Facultad de Química), con su amplia y dilatada experiencia en biosensorización. A ambas instituciones se suma el Instituto Valenciano de Infertilidad (IVI), a través de su sede de Murcia, que presta toda su experiencia e infraestructura médica en un ensayo clínico en el que se validará el sistema desarrollado en este proyecto (biosensores + PoC+ Comunicaciones con el sistema médico final).

Las ventajas en comparación a los mecanismos ya existentes son, entre otras, el procedimiento de medición. Se hace a través de técnicas no invasivas en la propia casa, ya que basta con una muestra de saliva, orina o sudor, lo que supone no solo una comodidad con respecto a las pruebas de análisis de sangre habituales, sino también un ahorro de coste, tiempo y estrés, habitual de estos análisis. En función del fluido seleccionado, se estudiará la correlación entre el nivel de hormonas en ese fluido y su nivel en sangre para una correcta calibración del dispositivo a desarrollar.

El diseño, la implementación y la puesta en uso de este innovador PoC de bajo coste hará que se midan de forma simultanea varias hormonas de interés relacionadas con los tratamientos de fertilidad, que permitan realizar una monitorización continúa, con mediciones realizadas varias veces al día. Y lo hará a partir de sensores amperométricos del tipo SPE (Screen Printed Electrodes) modificados convenientemente, junto con la electrónica necesaria para su manejo, lectura precisa y gestión, para realizar la determinación simultánea de Estradiol, Progesterona y Hormona Luteinizante. A esto se añaden nanopartículas, enzimas, antígenos, anticuerpos y reactivos necesarios con el objetivo de obtener una respuesta de corriente eléctrica proporcional al nivel hormonal presente.

El sistema cuenta con una característica innovadora y que va más allá de los métodos hasta ahora utilizados: envía la información al médico de manera remota, con la finalidad de que conozca el mejor momento para llevar a cabo cada una de las acciones que se necesitan para la realización del tratamiento de fertilidad, desde la aplicación de tratamientos hasta la transferencia embrionaria, con el objetivo final de aumentar considerablemente la tasa de éxito de estos tratamientos. El SPE será gobernado por un componente electrónico denominado potenciostato que, junto con la electrónica adicional necesaria, no solo posibilitará enviar de manera remota la información a un sistema de recogida y almacenamiento de datos médicos en un sistema que puede ser 'cloud' a través del 4G o el wifi, sino que permitirá leer con precisión la respuesta del sensor. El sistema completo (biosensor, potenciostato/electrónica y módulo de comunicaciones) permitirá que la paciente realice la prueba en su domicilio y, una vez obtenidos, los datos serán enviados de forma segura a su médico en tiempo real. El equipo médico podrá así tomar las decisiones pertinentes en función del resultado de la medición.

El resultado de este ensayo proporcionará los 'inputs' para el desarrollo de una herramienta 'Machine Learning' que, tras el análisis inteligente de los datos de resultados, prevea cuándo es el mejor momento de la transferencia embrionaria y, por tanto, resulte fundamental para una exitosa futura gestación.

«Mediante la solución propuesta se prevé aumentar notablemente el porcentaje de éxito de los tratamientos de fertilidad, detectando aquellas pacientes que no tienen una respuesta adecuada a los tratamientos y permitiendo una mayor personalización del tratamiento en función de las respuestas particulares de cada paciente. Se consigue así unos claros beneficios sociales para aquellas parejas que requieran acogerse a los tratamientos de fertilidad. Además, se provee a la comunidad científica y empresarial de un sistema que ofrece un importante paso adelante científico-técnico en la medición de hormonas mediante tratamientos no invasivos», afirma el profesor Antonio Javier García.

De forma similar a como ocurre con todos los tratamientos médicos, no todas las pacientes tienen la misma reacción ante el tratamiento hormonal. Es por ello que se requiere un control periódico de los niveles hormonales a medida que se aplica el tratamiento para conocer como están evolucionando las pacientes ante la estimulación hormonal. En este aspecto y huyendo de incómodos tratamientos y múltiples análisis de sangre para saber la concentración de hormonas que se hacen en momentos puntuales, la realización de esta medición se hace en un entorno cómodo y sin desplazarse, de forma no invasiva y con datos frecuentes. Y es que otro de los problemas inherentes a estos procedimientos y con los que los ginecólogos del ramo de los tratamientos de fertilidad con los que se está trabajando se deben enfrentar, es la inviabilidad de obtener la evolución hormonal de las pacientes mediante una curva constante. Es decir, no es posible disponer de una frecuencia de medición del nivel de hormonas en intervalos de horas, ya que esta información se obtiene a partir de analíticas de sangre.

Por ello, en la actualidad, solamente se realizan una o dos analíticas semanales y esto repercute en que los ginecólogos no tienen una respuesta completa de la evolución hormonal de las pacientes, sino que solamente son capaces de conocer, en el mejor caso, en dos momentos puntuales de la semana, cómo está reaccionando el organismo ante los tratamientos.

Con este nuevo dispositivo, se pretende contribuir con una sustancial mejora tecnológica en el campo de los dispositivos de medición de hormonas empleados a los tratamientos de reproducción asistida. A las pacientes sometidas a estos tratamientos se les aplica cantidades controladas de hormonas que estimulan su respuesta ovárica y preparan al útero con el fin de ser receptivo ante una transferencia embrionaria. Al disponer de concentraciones continuas en el tiempo de los niveles hormonales, se consigue un mayor conocimiento de la respuesta particular de cada paciente y, gracias a la información recogida mediante la medición continuada de hormonas, se aplicarán técnicas de inteligencia artificial (IA) a estos datos para conocer de antemano no solo el mejor momento de la transferencia, sino también las posibilidades de éxito de una paciente en función de su respuesta hormonal.

Para el desarrollo del proyecto, se está trabajando en dos líneas: por una parte en biosensores, de los que ya tienen resultados con la hormona progesterona, y el hardware, software y encapsulamiento del dispositivo en el que se integrarán; y, por otra, en la medición de hormona Luteinizante en saliva, que está por aparecer, ya que en la actualidad se está trabajando con el Estradiol. Aunque ya hay varios prototipos que miden dos hormonas simultáneamente (llamados duales), se está desarrollando un dispositivo capaz de medir las tres hormonas de forma simultánea.

Un respaldo imprescindible para el proyecto ha sido la ayuda recibida de Fundación Séneca, la única entidad pública que ha contribuido a este fin con una cuantía de 32.400 euros, una financiación recibida de las ayudas a la realización de proyectos para el desarrollo de investigación científica y técnica por grupos competitivos 2018 que la institución convoca con la finalidad de favorecer la generación de nuevo conocimiento capaz de representar un avance significativo en las distintas áreas científicas y técnicas, consolidar la actividad de los grupos de investigación, su proyección internacional y su capacidad de transferencia de conocimientos, proporcionar respuesta a retos socio-económicos de los ciudadanos y potenciar la competitividad de las universidades y centros de investigación de la Región de Murcia.

El proyecto también ha contado con el respaldo de la prestigiosa clínica de reproducción asistida Instituto Valenciano de Infertilidad (IVI) para llevar a cabo un estudio de viabilidad en el sentido de este proyecto. Junto a él se realizará un proyecto piloto para poner en práctica el funcionamiento completo del sistema, que proporcionará expresión de interés, infraestructura médica y presupuesto para realizar los ensayos y pruebas correspondientes, asumiendo el Instituto sus costes. Para ello se va a determinar el número de pacientes que van a participar en el estudio, se les va a instruir sobre el funcionamiento del dispositivo generado y se les va a medir de forma periódica el nivel de respuesta hormonal frente a los tratamientos aplicados.

Además, también se solicitará la correspondiente patente del dispositivo y se llevará a cabo el marcado CE. Finalmente, se realizará un estudio de mercado para estudiar la viabilidad del dispositivo.