[ad_1]
(noticias nanowerk) Con la nueva tecnología desarrollada en el MIT, diagnosticar el cáncer de pulmón podría llegar a ser tan fácil como respirar sensores de nanopartículas y luego realizar una prueba de orina que muestre si hay un tumor presente.
Las tesis centrales
Investigación
El nuevo diagnóstico se basa en nanosensores que pueden administrarse mediante un inhalador o nebulizador. Si los sensores encuentran proteínas cancerígenas en los pulmones, generan una señal que se acumula en la orina y puede detectarse allí con una simple tira reactiva de papel.
Este enfoque podría potencialmente reemplazar o complementar el estándar de oro actual para el diagnóstico del cáncer de pulmón, la tomografía computarizada (TC) de dosis baja. Según los investigadores, podría tener un impacto particularmente grande en los países de ingresos bajos y medios donde los escáneres de TC no se utilizan ampliamente.
“En todo el mundo, el cáncer se está volviendo cada vez más común en los países de ingresos bajos y medios. Se cree que la epidemiología del cáncer de pulmón en todo el mundo es causada por la contaminación ambiental y el tabaquismo. «Así que sabemos que estos son entornos donde el acceso a este tipo de tecnología podría tener un gran impacto», dice Sangeeta Bhatia, profesora John y Dorothy Wilson de Tecnología de Ciencias de la Salud e Ingeniería Eléctrica e Informática en el MIT y miembro del Koch Instituto de Investigación Integrativa del Cáncer y el Instituto de Ingeniería y Ciencias Médicas del MIT.
Bhatia es el autor principal del artículo, que aparece en Avances científicos (“Plataforma de diagnóstico de orina inhalable en el punto de atención”). Qian Zhong, investigador del MIT, y Edward Tan, ex postdoctorado del MIT, son los autores principales del estudio.
Partículas inhalables
Para diagnosticar el cáncer de pulmón lo antes posible, el Grupo de Trabajo de Servicios Preventivos de EE. UU. recomienda que los fumadores empedernidos mayores de 50 años se sometan a tomografías computarizadas anualmente. Sin embargo, no todos en este grupo objetivo reciben estas exploraciones, y la alta tasa de falsos positivos de las exploraciones puede dar lugar a pruebas invasivas e innecesarias.
Bhatia ha pasado la última década desarrollando nanosensores para diagnosticar el cáncer y otras enfermedades. En este estudio, ella y sus colegas examinaron la posibilidad de utilizarlo como una alternativa más accesible a la detección por TC del cáncer de pulmón.
Estos sensores están hechos de nanopartículas de polímero recubiertas con un indicador, como un código de barras de ADN, que se escinde de la partícula cuando el sensor encuentra enzimas llamadas proteasas, que a menudo son hiperactivas en los tumores. Estos reporteros eventualmente se acumulan en la orina y se excretan del cuerpo.
Las versiones anteriores de los sensores, que apuntaban a otros sitios cancerosos como el hígado y los ovarios, fueron diseñadas para administración intravenosa. Para el diagnóstico del cáncer de pulmón, los investigadores querían desarrollar una versión inhalable que pudiera facilitar su uso en entornos de menores recursos.
«Cuando desarrollamos esta tecnología, nuestro objetivo era proporcionar un método que pudiera detectar el cáncer con alta especificidad y sensibilidad y al mismo tiempo reducir el umbral de accesibilidad para que, con suerte, podamos mejorar la disparidad de recursos y la inequidad en la detección temprana del cáncer de pulmón». dice Zhong.
Para lograrlo, los investigadores desarrollaron dos formulaciones de sus partículas: una solución que se puede aerosolizar y administrar mediante un nebulizador, y un polvo seco que se puede administrar mediante un inhalador.
Tan pronto como las partículas llegan a los pulmones, son absorbidas por el tejido y encuentran las proteasas que puedan estar presentes. Las células humanas pueden expresar cientos de proteasas diferentes, y algunas de ellas son hiperactivas en los tumores, donde ayudan a las células cancerosas a abandonar su ubicación original cortando proteínas de la matriz extracelular. Estas proteasas cancerosas escinden los códigos de barras de ADN de los sensores, lo que permite que los códigos de barras circulen en el torrente sanguíneo hasta que se excretan en la orina.
En versiones anteriores de esta tecnología, los investigadores utilizaban espectrometría de masas para analizar la muestra de orina y detectar códigos de barras de ADN. Sin embargo, la espectrometría de masas requiere equipos que pueden no estar disponibles en áreas de escasos recursos. Por lo tanto, para esta versión, los investigadores desarrollaron un ensayo de flujo lateral que permite el reconocimiento de códigos de barras mediante una tira reactiva de papel.
Los investigadores diseñaron la tira para detectar hasta cuatro códigos de barras de ADN diferentes, cada uno de los cuales indica la presencia de una proteasa diferente. No se requiere pretratamiento ni preparación de la muestra de orina y los resultados se pueden leer aproximadamente 20 minutos después de la recolección de la muestra.
“Realmente hemos presionado para que este ensayo esté disponible en el punto de atención en un entorno de bajos recursos. Así que la idea era no procesar ni amplificar la muestra, solo poder poner la muestra directamente en el papel y leerla en 20 minutos”, dice Bhatia.
Diagnóstico preciso
Los investigadores probaron su sistema de diagnóstico en ratones genéticamente modificados para desarrollar tumores de pulmón similares a los de los humanos. Los sensores se administraron 7,5 semanas después de que comenzara la formación del tumor, un momento que probablemente se correlacionaría con el cáncer en etapa 1 o 2 en humanos.
En su primera serie de experimentos con ratones, los investigadores midieron los valores de 20 sensores diferentes que están diseñados para detectar diferentes proteasas. Utilizando un algoritmo de aprendizaje automático para analizar estos resultados, los investigadores identificaron una combinación de solo cuatro sensores que probablemente proporcionaría resultados de diagnóstico precisos. Luego probaron esta combinación en un modelo de ratón y descubrieron que podía detectar con precisión tumores de pulmón en etapa temprana.
Para su uso en humanos, es posible que se requieran más sensores para realizar un diagnóstico preciso. Pero esto podría lograrse mediante el uso de múltiples tiras de papel, cada una de las cuales reconoce cuatro códigos de barras de ADN diferentes, afirman los investigadores.
Los investigadores ahora planean analizar muestras de biopsias humanas para descubrir si los paneles de sensores que utilizaron también son adecuados para detectar cánceres en humanos. A más largo plazo, esperan realizar estudios clínicos en pacientes humanos. Una empresa llamada Sunbird Bio ya ha realizado ensayos de fase 1 de un sensor similar desarrollado por el laboratorio de Bhatia para su uso en el diagnóstico del cáncer de hígado y una forma de hepatitis conocida como esteatohepatitis no alcohólica (NASH).
En partes del mundo donde hay acceso limitado a las tomografías computarizadas, esta tecnología podría ofrecer una mejora espectacular en la detección del cáncer de pulmón, especialmente porque los resultados se pueden obtener durante una sola visita.
«La idea sería que usted venga y luego obtenga una respuesta si necesita una prueba de seguimiento o no, y podríamos incorporar al sistema a pacientes con lesiones tempranas para que puedan recibir cirugía curativa o medicamentos que salven vidas», Bhatia dice.
[ad_2]