Investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia han encontrado un método de detección que podría revolucionar el tratamiento del cáncer al mostrar cómo los cánceres hacen metástasis y en qué etapa se encuentran. El cáncer se propaga a través de las células tumorales circulantes (CTC) que viajan a través de la sangre a otros órganos y son casi imposibles de rastrear. Ahora, los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia han encontrado un método de detección que podría revolucionar el tratamiento del cáncer al mostrar cómo los cánceres hacen metástasis y en qué etapa se encuentran. Esto podría conducir a un tratamiento más temprano y más específico, comenzando con un simple análisis de sangre.
Cuando un tumor comienza a hacer metástasis, arroja su célula a la sangre. Una célula individual a menudo no sobrevive al torrente sanguíneo por sí sola, pero los grupos de células son mucho más robustos y pueden viajar a otros órganos, empujando efectivamente al cáncer a un estado metastásico.
Las CTC han resultado difíciles de estudiar, y mucho menos de tratar. La sangre contiene miles de millones de células por mililitro, y solo un puñado de esas células serían CTC en un paciente con cáncer metastásico. Una filtración tan intensa ha sido inaccesible utilizando métodos de laboratorio convencionales. La filtración más tradicional es demasiado agresiva y volvería a dividir el grupo en células individuales y arruinaría la capacidad de estudiar el efecto de un grupo.
“Eso es lo que hizo que los ingenieros como yo se interesaran en esto porque somos realmente buenos en la creación de sensores o pequeños dispositivos que realmente realizan análisis sensibles”, dijo el profesor asociado de la Escuela de Ingeniería Eléctrica e Informática, Fatih Sarioglu. “Comenzamos a desarrollar tecnologías para atrapar estas preciosas células para ayudar a controlar mejor el cáncer”.
Sarioglu presentó la investigación en “Aislamiento de alto rendimiento, sin etiquetas de grupos de células tumorales circulantes en micropocillos en malla”, publicado recientemente en Nature Communications.
Creación del chip Cluster-Well
El laboratorio de Sarioglu inventó un nuevo tipo de chip llamado Cluster-Well, que combina la precisión de los chips de microfluidos con la eficiencia de la filtración por membrana para encontrar grupos de CTC. Usando características del tamaño de una micra, los chips de microfluidos pueden ubicar con precisión cada célula en una muestra de sangre y determinar si es cancerosa.
“Los chips de microfluidos te dan más control como diseñador para hacer cualquier pregunta que quieras hacer a esas células”, dijo Sarioglu. “Aumenta la precisión y la sensibilidad, que es lo que necesitas para una aplicación como esta porque quieres encontrar esa única célula entre muchas células sanguíneas”.
Para procesar rápidamente un volumen de sangre clínicamente relevante, los investigadores confiaron en la filtración por membrana para hacer que la operación del chip fuera más escalable. En efecto, el chip parece un filtro de membrana estándar, pero bajo un microscopio electrónico, el chip de microfluidos revela su delicada estructura utilizada para capturar grupos mientras deja pasar otras células sanguíneas.
La practicidad era tan importante como la funcionalidad para los investigadores. Aunque el chip se fabrica inicialmente con silicio como una unidad central de procesamiento en una computadora, luego se transfiere a polímeros para que sea accesible, asequible y de un solo uso, al tiempo que conserva su delicadeza y precisión.
“Realmente creamos solo las trampas que necesitamos para reconocer los grupos con el chip de microfluidos, y el resto es solo un soporte de filtro estándar”, dijo Sarioglu. “En comparación con un chip de microfluidos convencional, obtendrá un ensayo mucho más práctico con una mejora de órdenes de magnitud en el rendimiento y una mayor sensibilidad”.
Análisis de grupos de células tumorales de pacientes
Los investigadores utilizaron el chip para analizar muestras de sangre de pacientes con cáncer de ovario o de próstata a través de una asociación con los hospitales Emory y Northside. Aislaron grupos de CTC que iban de dos a 100 o más células de pacientes con cáncer de próstata y de ovario y utilizaron la secuenciación de ARN para analizar un subconjunto.
El diseño único del chip significa que los grupos de CTC se filtran en micropocillos y luego se puede acceder para un análisis más detallado. Incluso una sola CTC puede contener una cantidad significativa de datos sobre el paciente y su cáncer específico, lo que puede ser fundamental para controlar la enfermedad. Por ejemplo, los investigadores notaron cientos de CTC en grupos en la sangre de pacientes con cáncer de ovario, algunos aún vivos, un hallazgo que podría ser consecuencia de la propagación de la enfermedad.
Además, al secuenciar el ARN en grupos de CTC de próstata aislados por el chip, los investigadores identificaron genes específicos expresados por estas células metastásicas. Es importante destacar que se demostró que los grupos de CTC de diferentes pacientes expresan diferentes genes, que pueden utilizarse potencialmente para desarrollar terapias personalizadas y dirigidas. Sarioglu prevé que Cluster-Wells sea una parte rutinaria del proceso de tratamiento para determinar en qué etapa se encuentra el cáncer a partir de una simple extracción de sangre.
“Encontrar estos grupos fue muy difícil de alcanzar”, dijo Sarioglu. “Pero esta es una tecnología que permite acceder a estos preciados grupos de células tumorales circulantes prácticamente en cualquier tipo de cáncer con una precisión y practicidad que antes no había sido posible”.
Fuente: Medical Xpress.
