Un nuevo dispositivo puede detectar el cáncer con solo una gota de sangre
Algunos tipos de cáncer, como el cáncer de ovario, tienden a pasar desapercibidos hasta que están demasiado avanzados para que el tratamiento sea eficaz. Ahora, una herramienta innovadora puede detectar el cáncer de forma fácil, rápida y en cantidades minúsculas de sangre.
En un intento por encontrar una forma simple y eficaz de identificar cánceres difíciles de diagnosticar, investigadores de la Universidad de Kansas (KU) en Lawrence y el Centro Oncológico KU y el Centro Médico KU en Kansas City han desarrollado un sistema de detección de cáncer ultrasensible dispositivo.
El dispositivo, que se denomina "chip de microfluidos con nanopatrones 3-D", podría detectar con éxito marcadores de cáncer en la más pequeña gota de sangre o en un componente de la sangre llamado plasma.
El autor principal Yong Zeng, profesor asociado de química en KU, y su equipo describen cómo funciona la nueva herramienta en un artículo que la revista Ingeniería Biomédica de la Naturaleza ha publicado.
Este dispositivo, explican los científicos, identifica y diagnostica el cáncer "filtrando" los exosomas, que son pequeñas vesículas que producen algunas células eucariotas.
En el caso de las células cancerosas, los exosomas contienen información biológica que puede dirigir el crecimiento y la diseminación del tumor.
“Históricamente, la gente pensaba que los exosomas eran como 'bolsas de basura' que las células podían usar para descargar contenidos celulares no deseados”, explica Zeng. "Pero, en la última década", agrega, "los científicos se dieron cuenta de que eran bastante útiles para enviar mensajes a las células receptoras y comunicar información molecular importante en muchas funciones biológicas".
“Básicamente, los tumores envían exosomas que empaquetan moléculas activas que reflejan las características biológicas de las células parentales. Si bien todas las células producen exosomas, las células tumorales son realmente activas en comparación con las células normales ”, señala Zeng.
Una herramienta de diagnóstico de alta sensibilidad
El nuevo dispositivo es una herramienta de nanoingeniería 3-D con un patrón en espiga que "peina" los exosomas, empujándolos a entrar en contacto con la superficie del chip de la herramienta para su análisis. Este proceso se llama "transferencia de masa".
"La gente ha desarrollado ideas inteligentes para mejorar la transferencia de masa en canales de microescala, pero cuando las partículas se mueven más cerca de la superficie del sensor, están separadas por una pequeña brecha de líquido que crea una resistencia hidrodinámica cada vez mayor", señala Zeng.
“Aquí, desarrollamos una estructura de espina de pescado nanoporosa 3-D que puede drenar el líquido en ese espacio para poner las partículas en contacto duro con la superficie donde las sondas pueden reconocerlas y capturarlas”, explica además.
Para desarrollar este dispositivo de última generación, Zeng y su equipo colaboraron con Andrew Godwin, experto en biomarcadores tumorales y actual subdirector del KU Cancer Center.
Para probar la eficacia del chip, los investigadores utilizaron muestras clínicas de personas con cáncer de ovario, un tipo de cáncer que es notoriamente difícil de detectar.
Al hacerlo, el equipo descubrió que el chip podía detectar la presencia de este cáncer incluso en la más mínima cantidad de plasma.
“Nuestros estudios colaborativos continúan dando frutos y avanzan en un área crucial en la investigación del cáncer y la atención del paciente, a saber, herramientas innovadoras para la detección temprana”, dice Godwin, señalando que, “esta área de estudio es especialmente importante para cánceres como el de ovario, dado que la gran mayoría de las mujeres son diagnosticadas en una etapa avanzada cuando, lamentablemente, la enfermedad es en su mayor parte incurable ".
Varias aplicaciones clínicas
Los investigadores también están encantados de que el nuevo dispositivo sea fácil de fabricar, además de económico de producir, lo que significa que podría ser posible una amplia distribución sin aumentar los costos para los pacientes.
“Lo que creamos aquí es un método de nanopatrón 3-D sin la necesidad de ningún equipo de nanofabricación sofisticado: un estudiante de pregrado o incluso un estudiante de secundaria puede hacerlo en mi laboratorio”, señala Zeng.
"Esto es tan simple y de bajo costo que tiene un gran potencial para traducirse en entornos clínicos", enfatiza, y explica que el equipo "[ha] estado colaborando con el Dr. Godwin y otros laboratorios de investigación en el KU Cancer Center y las biociencias moleculares departamento para explorar más a fondo las aplicaciones traslacionales de la tecnología ".
Aún más importante, Zeng y sus colegas argumentan que este dispositivo innovador es, en principio, muy adaptable. Creen que en el futuro, los médicos podrían usarlo para diagnosticar muchas formas diferentes de cáncer, así como otras enfermedades.
"Ahora, estamos analizando modelos de cultivo celular, modelos animales y también muestras de pacientes clínicos, por lo que realmente estamos haciendo una investigación traslacional para trasladar el dispositivo del entorno de laboratorio a aplicaciones más clínicas", dice el investigador principal.
“Casi todas las células de mamíferos liberan exosomas, por lo que la aplicación no se limita solo al cáncer de ovario o cualquier tipo de cáncer. Estamos trabajando con personas para analizar las enfermedades neurodegenerativas, los cánceres de mama y colorrectal, por ejemplo ".
Yong Zeng
