Desarrollan un 'laboratorio en chip' que podría detecta el cáncer más rápido y de manera menos invasiva

MADRID, 25 (EUROPA PRESS)

Un nuevo dispositivo de diagnóstico ultrasensible inventado por investigadores de la Universidad de Kansas, el Centro de Cáncer de la Universidad de Kansas y el Centro Médico KU en EEUU, podría permitir a los médicos detectar el cáncer rápidamente de una gota de sangre o plasma, lo que llevaría a intervenciones más rápidas, baratas y menos invasivas para los pacientes.

Según el estudio, que ha sido publicado este lunes en 'Nature Biomedical Engineering', se trata de un 'laboratorio en un chip' con 'biopsia líquida' que detecta exosomas; es decir, pequeñas parcelas de información biológica producida por células tumorales para estimular el crecimiento tumoral o hacer metástasis.

"Históricamente, la gente pensaba que los exosomas eran como 'bolsas de basura' que las células podían usar para descargar contenidos celulares no deseados", dijo el autor principal, Yong Zeng, Docking Family Scholar y profesor asociado de química en KU.

"Pero en la última década, 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. Las células producen exosomas, las células tumorales son realmente activas en comparación con las células normales", ha añadido.

La nueva innovación clave de 'lab-on-a-chip' es un método de nanoingeniería en 3D que mezcla y percibe elementos biológicos basados en un patrón de espiga comúnmente encontrado en la naturaleza, lo que hace que los exosomas entren en contacto con la superficie de detección del chip de manera mucho más eficiente en un transferir la masa.

"La gente ha desarrollado ideas inteligentes para mejorar la transferencia de masa en canales de microescala, pero cuando las partículas se están acercando a la superficie del sensor, están separadas por una pequeña brecha de líquido que crea una resistencia hidrodinámica creciente", ha señalado Zeng.

"Desarrollamos una estructura de espiga nanoporosa 3D 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", ha añadido el científico, que ha comparado los nanoporos del 'chip' con un millón de pequeños fregaderos de cocina.

"Si tiene un fregadero lleno de agua y muchas bolas flotando en la superficie, ¿cómo se ponen todas las bolas en contacto con el fondo del fregadero donde los sensores podrían analizarlas? La forma más fácil es drenar el agua", ha explicado.

DISPOSITIVO MICROFLUÍDICO PIONERO

Para desarrollar y probar el dispositivo microfluídico pionero, Zeng se asoció con un experto en biomarcadores de tumores y el director adjunto del Centro de Cáncer de KU, Andrew Godwin, en el Departamento de Patología y Medicina de Laboratorio del Centro Médico de KU, así como con la estudiante graduada Ashley Tetlow en el Laboratorio de descubrimiento de biomarcadores de Godwin. Estos expertos probaron el diseño del chip utilizando muestras clínicas de pacientes con cáncer de ovario, encontrando que podría detectar la presencia de cáncer en una cantidad minúscula de plasma.

"Nuestros estudios de colaboración continúan dando frutos y avanzando en un área crucial en la investigación del cáncer y la atención al paciente, es decir, herramientas innovadoras para la detección temprana", ha añadido Godwin, quien es presidente y profesor Distinguido de Canciller en Ciencias Biomédicas y profesor y director de estudios moleculares de Oncología, patología y medicina de laboratorio en el Centro Médico KU.

Además, los nuevos chips de microfluidos desarrollados en KU serían más baratos y fáciles de fabricar que los diseños comparables actuales, lo que permitiría realizar pruebas más amplias y menos costosas para los pacientes.

"Lo que creamos aquí es un método de nanoplancha en 3D sin la necesidad de ningún equipo de nanofabricación de lujo: un estudiante universitario o incluso un estudiante de secundaria puede hacerlo en mi laboratorio. Esto es tan simple y económico que tiene un gran potencial para traducirse en entornos clínicos. Hemos colaborado con el doctor Godwin y otros laboratorios de investigación en el Centro de Cáncer KU y el departamento de biociencias moleculares para explorar más las aplicaciones de traducción de tecnología", ha añadido Zeng.

PARA DETECTAR UNA GRAN CANTIDAD DE ENFERMEDADES

Según Zeng, el diseño del chip de microfluidos, que por ahora ha sido utilizando en el cáncer de ovario, el chip podría ser útil para detectar una gran cantidad de otras enfermedades. "Ahora estamos viendo modelos de cultivos celulares, modelos animales y también muestras clínicas de pacientes, por lo que estamos realizando una verdadera investigación traslacional para trasladar el dispositivo desde la configuración de laboratorio a más aplicaciones clínicas", ha añadido.

"Casi todas las células de mamíferos liberan exosomas, por lo que la aplicación no se limita solo al cáncer de ovario ni a ningún tipo de cáncer. Estamos trabajando con personas para detectar enfermedades neurodegenerativas, cáncer de mama y colorrectal, por ejemplo", ha señalado.