Investigadores de Worcester Polytechnic Institute (WPI) construyen un chip de "biopsia líquida" que detecta células de cáncer metastásico en una gota de sangre. Este chip, desarrollado por ingenieros mecánicos en el Instituto Politécnico de Worcester (WPI) puede atrapar e identificar las células cancerígenas metastásicas en una pequeña cantidad de sangre extraída de un paciente con cáncer. La innovadora tecnología utiliza un método mecánico simple que ha demostrado ser más eficaz en la captura de células cancerosas que el enfoque microfluídico utilizado en muchos dispositivos existentes.

 

El dispositivo de WPI utiliza anticuerpos unidos a una serie de nanotubos de carbono en el fondo de un pequeño pozo. Las células cancerosas se asientan en el fondo del pozo, donde se unen selectivamente a los anticuerpos basados ??en sus marcadores de superficie (a diferencia de otros dispositivos, el chip también puede atrapar pequeñas estructuras llamadas exosomas producidas por células cancerosas). Esta "biopsia líquida", descrita en un número reciente de la revista Nanotechnology, podría convertirse en la base de una simple prueba de laboratorio que podría detectar rápidamente los primeros signos de metástasis y ayudar a los médicos a seleccionar tratamientos dirigidos a las células cancerosas específicas identificadas.

 

La metástasis es el proceso por el cual un cáncer puede extenderse de un órgano a otras partes del cuerpo, entrando en el torrente sanguíneo. Los diferentes tipos de tumores muestran una preferencia por órganos y tejidos específicos. El pronóstico para el cáncer metastásico es generalmente pobre, por lo que una técnica que podría detectar estas células tumorales circulantes antes de que tengan la oportunidad de formar nuevas colonias de tumores en sitios distantes podría aumentar las probabilidades de supervivencia del paciente. "El enfoque en la captura de células tumorales circulantes es bastante nuevo", dijo Balaji Panchapakesan, profesor asociado de ingeniería mecánica en WPI. "Hay miles de millones de glóbulos rojos, decenas de miles de glóbulos blancos y quizás sólo un pequeño número de células tumorales flotando entre ellos. Hemos demostrado cómo esas células pueden ser capturadas con alta precisión ". 

El dispositivo desarrollado por el equipo de Panchapakesan incluye una serie de elementos minúsculos, cada uno con un diámetro de una décima de pulgada (3 milímetros). Cada elemento tiene un pozo, en la parte inferior del cual están los anticuerpos unidos a los nanotubos de carbono. Cada pocillo contiene un anticuerpo específico que se unirá selectivamente a un tipo de tipo de célula cancerosa, basado en marcadores genéticos en su superficie. Al sembrar elementos con un surtido de anticuerpos, el dispositivo podría ser configurado para capturar varios tipos diferentes de células cancerosas usando una sola muestra de sangre.  

El equipo de Panchapakesan, que incluye el investigador postdoctoral Farhad Khosravi, El autor principal del documento, describen un estudio en el que los anticuerpos específicos para dos marcadores de cáncer de mama metastásico, EpCam y Her2, se unieron a los nanotubos de carbono en el chip. Cuando se colocó una muestra de sangre con células que expresaban esos marcadores en el chip, se mostró que el dispositivo capturaba de manera fiable sólo las células marcadas.

Además de capturar células tumorales, Panchapakesan dice que el chip también se enganchará a pequeñas estructuras llamadas exosomas, que son producidas por células cancerosas y llevan los mismos marcadores. "Estas estructuras altamente elusivas de 3 nanómetros son demasiado pequeñas para ser capturadas con otros tipos de dispositivos de biopsia líquida, como la microfluídica, debido a las fuerzas de corte que potencialmente pueden destruirlas", señaló. "Nuestro chip es actualmente el único dispositivo que potencialmente puede capturar células tumorales circulantes y exosomas directamente en el chip, lo que debería aumentar su capacidad para detectar metástasis. Esto puede ser importante porque la evidencia emergente sugiere que las diminutas proteínas excretadas con exosomas pueden impulsar reacciones que pueden convertirse en las principales barreras para el suministro efectivo de fármacos contra el cáncer y el tratamiento". 

Panchapakesan dijo que el chip desarrollado por su equipo tiene ventajas adicionales sobre otros dispositivos de biopsia líquida, la mayoría de los cuales utilizan microfluidos para capturar células cancerosas. Además de ser capaces de capturar las células tumorales circulantes mucho más eficientemente que los chips microfluídicos (en los que las células deben sujetarse a los anticuerpos anclados a medida que pasan por una corriente de líquido en movimiento), el dispositivo WPI también es altamente efectivo para separar las células cancerosas de las células tumorales. Otras células y material en la sangre mediante sedimentación diferencial.Mientras que las pruebas iniciales con el chip se han centrado en el cáncer de mama, Panchapakesan dice que el dispositivo podría ser configurado para detectar una amplia gama de tipos de tumores.