Tendencias Científicas
Fuente: Everystockphoto.
Científicos de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) han desarrollado un novedoso dispositivo de tamaño nanométrico que atrapa células cancerígenas siguiendo un método similar al del papel adhesivo que se utiliza para capturar moscas.
Según informa la UCLA en un comunicado las células cancerígenas presentes en la sangre y que se desprenden de los tumores, podrían quedar con este sistema inmovilizadas para su posterior estudio.
Estas células libres son conocidas como células tumorales circulantes (CTCs), y pueden proporcionar una información clave para el diagnóstico de la metástasis del cáncer, determinar el pronóstico del paciente, y ayudar a conocer la efectividad de las terapias aplicadas.
Biopsias líquidas
La metástasis, que es la causa más común de los fallecimientos de los enfermos de cáncer, se produce porque células cancerígenas sueltas abandonan el primer tumor y, circulando por la corriente sanguínea forman nuevas colonias celulares en otras partes del cuerpo.
Actualmente, los controles estándar del estado de los tumores consisten en análisis de muestras de biopsia de tumores sólidos, pero en los estados iniciales de la metástasis a menudo resulta difícil identificar el lugar nuevo donde biopsiar.
Si se pueden capturar las CTCs, los médicos podrían esencialmente realizar biopsias “líquidas”, permitiendo una temprana detección de la expansión de la enfermedad, así como mejorar el control de los tratamientos.
Hasta ahora, se habían desarrollado diversos métodos para rastreas las CTCs, pero el “papel para moscas” de los científicos de la UCLA parece ser más rápido y barato que dichos métodos, además de capturar muchas más células tumorales circulantes que éstos.
Recubierto por un metamaterial
En un estudio publicado por la revista especializada Angewandte Chemie, los científicos de la UCLA explican que el dispositivo consiste en un chip de silicio de entre uno y dos centímetros que está densamente recubierto por un metamaterial conocido como nanopillar.
Los metameteriales son materiales diseñados para poseer propiedades que no se encuentran disponibles en la Naturaleza. Estas propiedades se generan gracias a la estructura de dichos materiales, más que a su composición.
Para probar la efectividad del nanopillar como captor de células, los investigadores incubaron el chip en un cultivo con células de cáncer de pecho.
Al mismo tiempo, se realizó un experimento paralelo con un método de captura celular en el que se utilizó un chip de superficie plana. Ambas estructuras fueron recubiertas con una proteína que podía ayudar a reconocer y a atrapar células tumorales.
Así, se descubrió que la efectividad del chip de nanopillar en atrapar CTCs fue mucho mayor que la del otro chip. Concretamente, este chip atrapó entre un 45 y un 65% de células cancerígenas, mientras que el otro sólo pudo atrapar entre un 4 y un 14%.
Según explica el director de la investigación, Shutao Wang, del Crump Institute for Molecular Imaging de la Escuela de Medicina David Geffen School de la UCLA, el chip de nanopillar capturó más de 10 veces la cantidad de células atrapadas por el otro chip de estructura plana.
Según informa la UCLA en un comunicado las células cancerígenas presentes en la sangre y que se desprenden de los tumores, podrían quedar con este sistema inmovilizadas para su posterior estudio.
Estas células libres son conocidas como células tumorales circulantes (CTCs), y pueden proporcionar una información clave para el diagnóstico de la metástasis del cáncer, determinar el pronóstico del paciente, y ayudar a conocer la efectividad de las terapias aplicadas.
Biopsias líquidas
La metástasis, que es la causa más común de los fallecimientos de los enfermos de cáncer, se produce porque células cancerígenas sueltas abandonan el primer tumor y, circulando por la corriente sanguínea forman nuevas colonias celulares en otras partes del cuerpo.
Actualmente, los controles estándar del estado de los tumores consisten en análisis de muestras de biopsia de tumores sólidos, pero en los estados iniciales de la metástasis a menudo resulta difícil identificar el lugar nuevo donde biopsiar.
Si se pueden capturar las CTCs, los médicos podrían esencialmente realizar biopsias “líquidas”, permitiendo una temprana detección de la expansión de la enfermedad, así como mejorar el control de los tratamientos.
Hasta ahora, se habían desarrollado diversos métodos para rastreas las CTCs, pero el “papel para moscas” de los científicos de la UCLA parece ser más rápido y barato que dichos métodos, además de capturar muchas más células tumorales circulantes que éstos.
Recubierto por un metamaterial
En un estudio publicado por la revista especializada Angewandte Chemie, los científicos de la UCLA explican que el dispositivo consiste en un chip de silicio de entre uno y dos centímetros que está densamente recubierto por un metamaterial conocido como nanopillar.
Los metameteriales son materiales diseñados para poseer propiedades que no se encuentran disponibles en la Naturaleza. Estas propiedades se generan gracias a la estructura de dichos materiales, más que a su composición.
Para probar la efectividad del nanopillar como captor de células, los investigadores incubaron el chip en un cultivo con células de cáncer de pecho.
Al mismo tiempo, se realizó un experimento paralelo con un método de captura celular en el que se utilizó un chip de superficie plana. Ambas estructuras fueron recubiertas con una proteína que podía ayudar a reconocer y a atrapar células tumorales.
Así, se descubrió que la efectividad del chip de nanopillar en atrapar CTCs fue mucho mayor que la del otro chip. Concretamente, este chip atrapó entre un 45 y un 65% de células cancerígenas, mientras que el otro sólo pudo atrapar entre un 4 y un 14%.
Según explica el director de la investigación, Shutao Wang, del Crump Institute for Molecular Imaging de la Escuela de Medicina David Geffen School de la UCLA, el chip de nanopillar capturó más de 10 veces la cantidad de células atrapadas por el otro chip de estructura plana.
Detección en menos tiempo
Esta eficiencia se debe a la superficie única y nanométrica del chip de nanopillar. Estos resultados demuestran que dicha superficie ayudar al chip a interactuar con los componentes de tamaño nanométrico de las superficies de las células presentes en la sangre.
El tiempo requerido para la detección de CTCs utilizando una tecnología actual conocida como CellSearch, aprobada por la Administración de Medicamentos y Alimentos norteamericana, es de entre tres y cuatro horas. Con el chip de nanopillar este tiempo se redujo a sólo dos horas.
El chip de nanopillar se puede además utilizar en incubadoras estándar para cultivos celulares. Una vez que capta las células cancerígenas, se usa un microscopio de fluorescencia para identificar y contar dichas células.
Los científicos esperan que este sistema sirva como alternativa apropiada y eficiente para la detección de CTCs con equipos corrientes de laboratorio.
El próximo paso de la investigación será la realización de pruebas clínicas para comprobar como funciona el chip de nanopillar directamente con sangre de pacientes, e incluso con otros fluidos corporales, como la orina.
Chips anteriores
Ésta no es la primera vez que se usa un chip para registrar la existencia de CTCs en el organismo. El año pasado, el National Institute of Biomedical Imaging and Bioingeneering (NIBIB) de Estados Unidos creó una tecnología microchip para idénticos fines.
Según publicó el NIBIB en un comunicado, el CTC-chip desarrollado puede aislar las CTCs de la sangre entera. Del tamaño de una tarjeta de crédito, este chip contiene miles de puntos terminales microscópicos (micropostes) recubiertos de anticuerpos que se adhieren a la proteína EpCAM, que se encuentra en la superficie de las células en más del 85% de todos los cánceres.
Las pruebas realizadas demostraron que este chip puede detectar CTCs en las muestras de sangre de más del 99% de pacientes con cáncer metastásico.
Por otro lado, en 2007, científicos del Hospital General de Massachusetts, en Estados Unidos, crearon también un microchip de silicio del tamaño de una tarjeta de visita, cuya superficie estaba formada por unos 79 mil orificios recubiertos con un anticuerpo.
Este dispositivo fue probado con 68 pacientes con cáncer avanzado de pulmón, próstata, mama, páncreas y colon. De los 116 análisis realizados, el chip identificó células circulantes en 115 casos, según publicó entonces la revista Nature.
Esta eficiencia se debe a la superficie única y nanométrica del chip de nanopillar. Estos resultados demuestran que dicha superficie ayudar al chip a interactuar con los componentes de tamaño nanométrico de las superficies de las células presentes en la sangre.
El tiempo requerido para la detección de CTCs utilizando una tecnología actual conocida como CellSearch, aprobada por la Administración de Medicamentos y Alimentos norteamericana, es de entre tres y cuatro horas. Con el chip de nanopillar este tiempo se redujo a sólo dos horas.
El chip de nanopillar se puede además utilizar en incubadoras estándar para cultivos celulares. Una vez que capta las células cancerígenas, se usa un microscopio de fluorescencia para identificar y contar dichas células.
Los científicos esperan que este sistema sirva como alternativa apropiada y eficiente para la detección de CTCs con equipos corrientes de laboratorio.
El próximo paso de la investigación será la realización de pruebas clínicas para comprobar como funciona el chip de nanopillar directamente con sangre de pacientes, e incluso con otros fluidos corporales, como la orina.
Chips anteriores
Ésta no es la primera vez que se usa un chip para registrar la existencia de CTCs en el organismo. El año pasado, el National Institute of Biomedical Imaging and Bioingeneering (NIBIB) de Estados Unidos creó una tecnología microchip para idénticos fines.
Según publicó el NIBIB en un comunicado, el CTC-chip desarrollado puede aislar las CTCs de la sangre entera. Del tamaño de una tarjeta de crédito, este chip contiene miles de puntos terminales microscópicos (micropostes) recubiertos de anticuerpos que se adhieren a la proteína EpCAM, que se encuentra en la superficie de las células en más del 85% de todos los cánceres.
Las pruebas realizadas demostraron que este chip puede detectar CTCs en las muestras de sangre de más del 99% de pacientes con cáncer metastásico.
Por otro lado, en 2007, científicos del Hospital General de Massachusetts, en Estados Unidos, crearon también un microchip de silicio del tamaño de una tarjeta de visita, cuya superficie estaba formada por unos 79 mil orificios recubiertos con un anticuerpo.
Este dispositivo fue probado con 68 pacientes con cáncer avanzado de pulmón, próstata, mama, páncreas y colon. De los 116 análisis realizados, el chip identificó células circulantes en 115 casos, según publicó entonces la revista Nature.
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