Un análisis de sangre puede diagnosticar cáncer de cerebro en menos de una hora

Los investigadores han desarrollado un nuevo dispositivo automatizado capaz de diagnosticar el glioblastoma, un cáncer cerebral incurable y de rápido crecimiento, en menos de una hora.

El paciente promedio con glioblastoma vive entre 12 y 18 meses después del diagnóstico.

El núcleo del diagnóstico es un biochip que utiliza tecnología electrocinética para detectar biomarcadores o receptores activos del factor de crecimiento epidérmico (EGFR), que se sobreexpresan en ciertos cánceres como el glioblastoma y se encuentran en vesículas extracelulares.

“Las vesículas extracelulares o exosomas son nanopartículas únicas secretadas por las células. Son grandes (de 10 a 50 veces más grandes que una molécula) y tienen una carga débil. Nuestra tecnología fue diseñada específicamente para estas nanopartículas, utilizando sus características a nuestro favor», dice Hsueh-Chia Chang, profesor de ingeniería química y biomolecular en la Universidad de Notre Dame y autor principal del estudio de diagnóstico publicado en Biología de la comunicación.

El desafío para los investigadores era doble: desarrollar un proceso que pudiera distinguir entre EGFR activos e inactivos y crear una tecnología de diagnóstico que fuera sensible pero selectiva en la detección de EGFR activos en vesículas extracelulares de muestras de sangre.

Para hacer esto, los investigadores crearon un biochip que utiliza un sensor electrocinético económico del tamaño de una bola en un bolígrafo. Debido al tamaño de las vesículas extracelulares, los anticuerpos del sensor pueden formar múltiples enlaces con la misma vesícula extracelular. Este método mejora significativamente la sensibilidad y selectividad del diagnóstico.

Luego, las nanopartículas de sílice sintética «informan» la presencia de EGFR activos en las vesículas extracelulares atrapadas, lo que genera una alta carga negativa. Cuando hay vesículas extracelulares con EGFR activos, se puede observar un cambio de voltaje, lo que indica la presencia de glioblastoma en el paciente.

Esta estrategia de detección de carga minimiza la interferencia común en las tecnologías de sensores actuales que utilizan reacciones electroquímicas o fluorescencia.

«Nuestro sensor electrocinético nos permite hacer cosas que otros diagnósticos no pueden», dice Satyajyoti Senapati, profesor asociado de investigación de ingeniería química y biomolecular en Notre Dame y coautor del estudio.

“Podemos cargar sangre directamente sin ningún tratamiento previo para aislar las vesículas extracelulares porque nuestro sensor no se ve afectado por otras partículas o moléculas. Muestra poco ruido y hace que la nuestra sea más sensible para la detección de enfermedades que otras tecnologías”.

En total, el dispositivo incluye tres partes: una interfaz de automatización, un prototipo de máquina portátil que administra los materiales para realizar la prueba y el biochip. Cada prueba requiere un nuevo biochip, pero la interfaz de automatización y el prototipo se pueden reutilizar.

Realizar una prueba lleva menos de una hora y solo requiere 100 microlitros de sangre. La fabricación de cada biochip cuesta menos de 2 dólares en materiales.

Aunque este dispositivo de diagnóstico fue desarrollado para el glioblastoma, los investigadores afirman que puede adaptarse a otros tipos de nanopartículas biológicas. Esto abre la posibilidad de que la tecnología detecte varios biomarcadores diferentes para otras enfermedades. Chang dice que el equipo está explorando la tecnología para diagnosticar el cáncer de páncreas y potencialmente otros trastornos como enfermedades cardiovasculares, demencia y epilepsia.

«Nuestra técnica no es específica para el glioblastoma, pero fue particularmente apropiado comenzar con ella debido a lo mortal que es y la falta de pruebas de detección temprana disponibles», dice Chang.

«Nuestra esperanza es que si la detección temprana es más factible, habrá mayores posibilidades de supervivencia».

El Centro de Investigación del Cáncer Cerebral del Instituto de Investigación del Cáncer Olivia Newton-John en Melbourne, Australia, proporcionó las muestras de sangre para las pruebas del dispositivo.

Además de Chang y Senapati, hay colaboradores adicionales de Notre Dame, la Universidad de Vanderbilt; y el Instituto de Investigación del Cáncer Olivia Newton-John y la Universidad La Trobe.

La financiación del estudio provino del Fondo Común de los Institutos Nacionales de Salud.

Fuente: Universidad de Notre Dame