Estos pequeños sensores pueden detectar el cáncer temprano

Una nueva investigación utiliza nanosensores para detectar interacciones proteína a proteína que pueden indicar cáncer. Los hallazgos pueden resultar especialmente útiles para identificar la leucemia linfocítica mucho antes.

Los nanosensores pueden ayudar a detectar las células sanguíneas de leucemia (que se muestran aquí).

El cáncer es una de las principales causas de muerte tanto en los Estados Unidos como en todo el mundo. Según el Instituto Nacional del Cáncer, hubo más de 8 millones de muertes relacionadas con el cáncer en todo el mundo en 2012, y más de 600,000 personas en los EE. UU. Pueden morir a causa de la enfermedad en 2018.

La detección temprana de esta enfermedad potencialmente mortal es crucial, y los científicos médicos están trabajando arduamente para idear formas más nuevas y más efectivas de diagnosticar el cáncer lo antes posible.

Ahora, una nueva investigación utiliza sensores diminutos para detectar cambios moleculares diminutos que pueden ser indicativos de cáncer.

Liviu Movileanu, profesor de física en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Syracuse en Nueva York, junto con Avinash Kumar Thakur, investigador de doctorado en física en Syracuse, detallan el papel de estos nanosensores en un artículo que aparece en la revista. Biotecnología de la naturaleza.

Como explica el profesor Movileanu, los nanosensores pueden ser particularmente útiles para detectar la leucemia linfocítica, una forma de cáncer que comienza en la médula ósea y se disemina a la sangre.

En los EE. UU., Es probable que ocurran casi 21,000 nuevos casos de leucemia linfocítica en 2018, y más de 4,500 personas pueden morir como resultado.

Cómo funcionan los nanosensores

Los nanosensores que se originan en el laboratorio del profesor Movileanu pueden detectar las llamadas interacciones proteína-proteína (IBP), es decir, procesos que son esenciales para el desarrollo de las células.

El llamado interactoma se refiere al "mapa completo de interacciones de proteínas que pueden ocurrir en un organismo vivo". La interactómica, o el mapeo del interactoma, utilizando técnicas tecnológicas y computacionales de vanguardia, es un subcampo floreciente de la biofísica que estudia las consecuencias de estas interacciones.

Los IBP dependen de una variedad de factores, como el tipo de célula, su etapa de desarrollo y las condiciones ambientales. Algunos PPI son estables, pero otros son transitorios.

Por ejemplo, las interacciones necesarias para activar la expresión génica o aquellas que afectan la señalización celular y el desarrollo de las células cancerosas son transitorias, lo que significa que duran solo alrededor de un milisegundo.

La naturaleza fugaz de estos PPI hace que sean difíciles de detectar con los métodos que están disponibles actualmente.

Sin embargo, los nanosensores que se originan en el laboratorio del profesor Movileanu evitan este obstáculo creando una pequeña abertura en la membrana celular a través de la cual pasa la corriente eléctrica.

Cuando las proteínas pasan por estas pequeñas aberturas o nanoporos, cambian la intensidad de la corriente eléctrica. Estos cambios revelan la identidad y las propiedades de cada proteína.

"Los datos obtenidos de una sola muestra de proteína son inmensos", dice el profesor Movileanu, quien obtuvo su doctorado. en física experimental de la Universidad de Bucarest en Rumania y actualmente es miembro del grupo de investigación de biofísica y biomateriales en el Departamento de Física de Siracusa.

“Nuestras nanoestructuras nos permiten observar eventos bioquímicos de manera sensible, específica y cuantitativa”, prosigue el investigador. "Después, podemos hacer una evaluación sólida sobre una sola muestra de proteína".

“El conocimiento detallado del genoma humano ha abierto una nueva frontera para la identificación de muchas proteínas funcionales involucradas en breves asociaciones físicas con otras proteínas”, continúa el investigador.

“Las perturbaciones importantes en la potencia de estos IBP conducen a enfermedades. Debido a la naturaleza transitoria de estas interacciones, se necesitan nuevos métodos para evaluarlas ".

El físico también explica cómo los mecanismos de detección finamente ajustados de sus nanosensores pueden ayudar a combatir el cáncer.

“Si sabemos cómo funcionan las partes individuales de una célula, podemos averiguar por qué una célula se desvía de la funcionalidad normal hacia un estado similar a un tumor […] Nuestros pequeños sensores pueden hacer grandes cosas para la detección de biomarcadores, el perfil de proteínas y el gran- estudio a escala de proteínas [conocido como proteómica] ".

Prof. Liviu Movileanu

El profesor Movileanu espera que sus nanosensores sean particularmente útiles para detectar la leucemia linfocítica, una condición en la que las células sanguíneas no maduran y mueren normalmente, sino que "se acumulan en la médula ósea y desplazan a las células normales y sanas".

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