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Una prueba no invasiva para detectar células cancerosas y determinar su ubicación

Una prueba no invasiva para detectar células cancerosas y determinar su ubicación
Los nanosensores multimodales (1) están diseñados para apuntar y responder a las características distintivas del microambiente del tumor. Los nanosensores proporcionan una herramienta de monitorización urinaria no invasiva (2) y un agente de diagnóstico por imágenes médicas a pedido (3) para localizar la metástasis tumoral y evaluar la respuesta a la terapia. Crédito: Liangliang Hao

La mayoría de las pruebas que utilizan los médicos para diagnosticar el cáncer, como la mamografía, la colonoscopia y la tomografía computarizada, se basan en imágenes. 


por Anne Trafton, Instituto de Tecnología de Massachusetts


Más recientemente, los investigadores también han desarrollado diagnósticos moleculares que pueden detectar moléculas específicas asociadas al cáncer que circulan en fluidos corporales como sangre u orina.

Los ingenieros del MIT han creado ahora una nueva nanopartícula de diagnóstico que combina estas dos características: puede revelar la presencia de proteínas cancerosas a través de una prueba de orina y funciona como un agente de imágenes, identificando la ubicación del tumor . En principio, este diagnóstico podría usarse para detectar cáncer en cualquier parte del cuerpo, incluidos los tumores que han hecho metástasis desde su ubicación original.

«Este es un sensor realmente amplio destinado a responder tanto a los tumores primarios como a sus metástasis. Puede activar una señal urinaria y también permitirnos visualizar dónde están los tumores», dice Sangeeta Bhatia, profesora de Ciencias de la Salud de John and Dorothy Wilson y Tecnología e Ingeniería Eléctrica e Informática en el MIT y miembro del Instituto Koch de Investigación Integrativa del Cáncer del MIT y del Instituto de Ingeniería y Ciencia Médicas.

En un nuevo estudio, Bhatia y sus colegas demostraron que el diagnóstico podría usarse para monitorear la progresión del cáncer de colon, incluida la propagación de tumores metastásicos al pulmón y al hígado. Con el tiempo, esperan que se convierta en una prueba de cáncer de rutina que se pueda realizar anualmente.

Bhatia es el autor principal del estudio, que aparece hoy en Nature Materials . El autor principal del artículo es el científico investigador del MIT Liangliang Hao.

Localización de tumores

Durante los últimos años, Bhatia ha estado desarrollando diagnósticos de cáncer que funcionan generando biomarcadores sintéticos que pueden detectarse fácilmente en la orina. La mayoría de las células cancerosas expresan enzimas llamadas proteasas, que las ayudan a escapar de sus ubicaciones originales cortando las proteínas de la matriz extracelular. Las nanopartículas de detección de cáncer de Bhatia están recubiertas con péptidos que son escindidos por estas proteasas. Cuando estas partículas encuentran un tumor, los péptidos se escinden y se excretan en la orina, donde pueden detectarse fácilmente. En modelos animales de cáncer de pulmón, estos biomarcadores pueden detectar la presencia de tumores desde el principio; sin embargo, no revelan la ubicación exacta del tumor o si el tumor se ha diseminado más allá de su órgano de origen.

Sobre la base de sus esfuerzos anteriores, los investigadores del MIT querían desarrollar lo que ellos llaman un diagnóstico «multimodal», que puede realizar tanto cribado molecular (detectando la señal urinaria) como imágenes, para decirles exactamente dónde se encuentran el tumor original y cualquier metástasis.

Para modificar las partículas para que también pudieran usarse para imágenes de PET, los investigadores agregaron un trazador radiactivo llamado cobre-64. También los recubrieron con un péptido que es atraído por ambientes ácidos, como el microambiente en los tumores, para inducir la acumulación de partículas en los sitios del tumor. Una vez que llegan a un tumor, estos péptidos se insertan en las membranas celulares, creando una fuerte señal de imagen por encima del ruido de fondo.

Los investigadores probaron las partículas de diagnóstico en dos modelos de ratón de cáncer de colon metastásico, en los que las células tumorales viajan y crecen en el hígado o los pulmones. Después del tratamiento con un medicamento de quimioterapia que se usa comúnmente para tratar el cáncer de colon, los investigadores pudieron usar tanto la señal de la orina como el agente de imágenes para rastrear cómo respondieron los tumores al tratamiento.

Los investigadores también encontraron que la entrega de cobre-64 con sus nanopartículas ofrece una ventaja sobre la estrategia que se usa típicamente para la obtención de imágenes PET. El trazador de PET, conocido como FDG, es una forma radiactiva de glucosa que es absorbida por las células metabólicamente activas, incluidas las cancerosas . Sin embargo, el corazón genera una señal PET brillante cuando se expone a FDG, y esa señal puede ocultar las señales más débiles de los tumores pulmonares cercanos. El uso de nanopartículas sensibles al ácido para acumular cobre-64 en el entorno del tumor proporciona una imagen mucho más clara de los tumores pulmonares, encontraron los investigadores.

Hacia el cribado del cáncer

Si se aprueba para su uso en pacientes humanos , Bhatia prevé que este tipo de diagnóstico podría ser útil para evaluar qué tan bien responden los pacientes al tratamiento y para el seguimiento a largo plazo de la recurrencia del tumor o la metástasis, especialmente para el cáncer de colon.

«Esos pacientes podrían ser monitoreados con la versión urinaria de la prueba cada seis meses, por ejemplo. Si la prueba de orina es positiva, podrían hacer un seguimiento con una versión radioactiva del mismo agente para un estudio de imágenes que podría indicar dónde se había presentado la enfermedad. También creemos que el camino regulatorio puede acelerarse con ambos modos de prueba aprovechando una única formulación «, dice Bhatia.

A largo plazo, espera que esta tecnología se pueda utilizar como parte de un flujo de trabajo de diagnóstico que se pueda administrar periódicamente para detectar cualquier tipo de cáncer.

«La visión es que podría usar esto en un paradigma de detección, solo o junto con otras pruebas, y podríamos llegar colectivamente a los pacientes que no tienen acceso a una infraestructura de detección costosa en la actualidad», dice. «Cada año, podría hacerse una prueba de orina como parte de un chequeo general. Solo haría un estudio de imágenes si la prueba de orina da positivo para luego averiguar de dónde proviene la señal. Tenemos mucho más trabajo por hacer sobre la ciencia para llegar allí, pero ahí es donde nos gustaría llegar a largo plazo «.

Glympse Bio, una empresa cofundada por Bhatia, ha realizado ensayos clínicos de fase 1 de una versión anterior de las partículas de diagnóstico urinario y ha descubierto que son seguras para los pacientes.



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