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Investigadores del Instituto Tecnológico de Georgia, Estados Unidos, han encontrado un método de detección que podría revolucionar el tratamiento del cáncer, al mostrar cómo se metastatizan los cánceres y en qué fase se encuentran. Esto podría conducir a un tratamiento más temprano y específico, empezando por un simple análisis de sangre. El estudio ha sido publicado Nature Communications.
Las células tumorales circulantes (CTC) han demostrado ser difíciles de estudiar, y mucho más 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 con los métodos de laboratorio convencionales. Por otro lado, la filtración más tradicional es demasiado agresiva y rompería el cúmulo en células individuales y arruinaría la capacidad de estudiar el efecto de un cúmulo.
“Eso es lo que hizo que ingenieros como yo nos interesáramos por esto, porque somos realmente buenos creando sensores, o pequeños dispositivos que realmente hacen análisis sensibles”, ha expresado el profesor asociado de la Escuela de Ingeniería Eléctrica e Informática, Fatih Sarioglu. “Empezamos a desarrollar tecnologías para captar estas preciosas células y ayudar a gestionar mejor el cáncer”, añade el autor.
“Los chips microfluídicos permiten un mayor control como diseñador para formular cualquier pregunta que se quiera hacer a esas células”
La creación del pozo de agrupación
El laboratorio de Sarioglu inventó un nuevo tipo de chip llamado Cluster-Well, que combina la precisión de los chips microfluídicos con la eficacia de la filtración por membrana para encontrar grupos de CTC. Gracias a sus características de tamaño micrométrico, los chips pueden localizar con precisión cada célula de una muestra de sangre y determinar si es cancerosa. “Los chips microfluídicos permiten un mayor control como diseñador para formular cualquier pregunta que se quiera hacer a esas células”, afirma Sarioglu. Además, asegura que aumenta la precisión y la sensibilidad, “que es lo que se necesita para una aplicación como esta. Se quiere encontrar esa única célula entre muchas células sanguíneas”.
Para procesar rápidamente un volumen de sangre clínicamente relevante, los investigadores recurrieron a la filtración por membrana para hacer más escalable el funcionamiento del chip. En efecto, el chip parece un filtro de membrana estándar. No obstante, bajo un microscopio electrónico, el chip microfluídico revela su delicada estructura. Se utiliza para capturar grupos mientras deja pasar otras células sanguíneas.
En este sentido, la practicidad era tan importante como la funcionalidad para los investigadores. Aunque el chip se fabrica inicialmente con silicio, al igual que una unidad central de procesamiento en un ordenador, posteriormente se transfiere a polímeros para hacerlo accesible, asequible y de un solo uso, pero conservando su delicadeza y precisión. “En realidad, solo hemos creado las trampas que necesitamos para reconocer los cúmulos con el chip microfluídico. El resto no es más que un portafiltros estándar”, explica Sarioglu. “En comparación con un chip microfluídico convencional, se obtiene un ensayo mucho más práctico con órdenes de magnitud de mejora en el rendimiento y una mayor sensibilidad“, apunta.
Los grupos de CTC de distintos pacientes expresan genes diferentes, lo que puede utilizarse para desarrollar terapias personalizadas y específicas
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 colaboración con los hospitales Emory y Northside. Aislaron grupos de CTC de entre dos y 100 o más células de pacientes con cáncer de próstata y ovario y utilizaron la secuenciación de ARN para analizar un subconjunto.
El diseño exclusivo del chip permite que los grupos de CTC se filtren en micropocillos y que se pueda acceder a ellos posteriormente para su análisis. Incluso una sola CTC puede contener una cantidad significativa de datos sobre el paciente y su cáncer específico. Esto puede resultar fundamental para el manejo de la enfermedad. Por ejemplo, los investigadores observaron cientos de CTC en grupos en la sangre de pacientes con cáncer de ovario, algunos de ellos todavía vivos, un hallazgo que podría tener consecuencias en la propagación de la enfermedad. Además, al secuenciar el ARN de los grupos de CTC de próstata aislados por el chip, los investigadores identificaron genes específicos expresados por estas células metastásicas.
Es importante destacar que los grupos de CTC de distintos pacientes expresan genes diferentes, lo que puede utilizarse para desarrollar terapias personalizadas y específicas. Sarioglu prevé que los Cluster-Wells sean una parte rutinaria del proceso de tratamiento para determinar en qué fase se encuentra el cáncer a partir de una simple extracción de sangre. “Encontrar estos clústeres era muy difícil. Sin embargo, esta es una tecnología que permite acceder a estos valiosos cúmulos de células tumorales circulantes prácticamente en cualquier cáncer con una precisión y practicidad que antes no era posible”, concluye.
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