Un test sanguíneo para el diagnóstico rápido y eficaz del cáncer cerebral
Un novedoso dispositivo automatizado permite el diagnóstico del glioblastoma —un cáncer cerebral incurable y de rápido crecimiento— en menos de una hora.
Por Brandi Wampler
Este biochip permite detectar biomarcadores del glioblastoma, un cáncer cerebral de rápido crecimiento. Crédito: Matt Cashore / Universidad de Notre Dame
Investigadores de la Universidad de Notre Dame, en Estados Unbidos, han desarrollado un novedoso dispositivo automatizado capaz de diagnosticar el glioblastoma, un cáncer cerebral incurable y de rápido crecimiento, en menos de sesenta minutos. El paciente promedio con este tumor cerebral sobrevive de doce a dieciocho meses después del diagnóstico. Si bien el glioblastoma es el tumor cerebral primario más frecuente, su incidencia es de solo dos o tres casos por cada 100.000 personas en Europa y Norteamérica.
El elemento clave del test de diagnóstico es un biochip que utiliza tecnología electrocinética para detectar biomarcadores, en concreto, los receptores activos del factor de crecimiento epidérmico (EGFR) —proteína elaborada por muchas células del cuerpo y por algunos tipos de tumores que hace que las células se multipliquen y se diferencien—, que se sobreexpresan en ciertos cánceres, como el glioblastoma, y se encuentran en las vesículas extracelulares.
«Las vesículas extracelulares o exosomas son nanopartículas únicas liberadas [de forma natural] por las células. Son grandes —entre diez y cincuenta veces más grandes que una molécula— y tienen una carga débil —explica Hsueh-Chia Chang, catedrático de Ingeniería Química y Biomolecular en la Universidad de Notre Dame y autor principal del estudio, que ha sido publicado en la revista Communications Biology. Y añade—: Nuestra tecnología se diseñó específicamente para estas nanopartículas, aprovechando sus características».
Del tamaño de la punta de un boli
En este sentido, el reto para los investigadores fue doble: por un lado, desarrollar un proceso que pudiera distinguir entre EGFR activos y no activo; y, por el otro lado, crear una tecnología de diagnóstico que fuera sensible pero selectiva en la detección de EGFR activos en vesículas extracelulares de muestras de sangre.
Para ello, los investigadores crearon un biochip que utiliza un sensor electrocinético de bajo coste del tamaño de la bola de la punta del bolígrafo. Debido al tamaño de las vesículas extracelulares, los anticuerpos del sensor pueden formar múltiples enlaces con la misma vesícula extracelular. Este método aumenta significativamente la sensibilidad y selectividad del diagnóstico.
A continuación, las nanopartículas sintéticas de sílice informan de la presencia de receptores activos del factor de crecimiento epidérmico en las vesículas extracelulares capturadas, al tiempo que aportan una alta carga negativa. Cuando hay vesículas extracelulares con EGFR activo, se puede observar un cambio de voltaje, lo que indica la presencia de un glioblastoma en el paciente.
Esta estrategia de detección de carga minimiza las interferencias comunes en las tecnologías de sensores actuales que utilizan reacciones electroquímicas o fluorescencia.
La prueba de diagnóstico dura menos de una hora y solo requiere 100 microlitros de sangre
«Nuestro sensor electrocinético nos permite hacer cosas que otras formas de diagnóstico no pueden —afirma Satyajyoti Senapati, profesor de Ingeniería Química y Biomolecular en Notre Dame y coautor del estudio. Y continúa—: Podemos cargar directamente la sangre sin ningún tratamiento previo para aislar las vesículas extracelulares, porque nuestro sensor no se ve afectado por otras partículas o moléculas. Presenta poco ruido y hace que el nuestro sea más sensible para la detección de enfermedades que otras tecnologías».
Para llevar a cabo la prueba de detección del glioblastoma solo se requiere 100 microlitros de sangre del paciente. Foto: Artem Podrez
En total, el dispositivo consta de 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 biochip nuevo, pero la interfaz de automatización y el prototipo son reutilizables.
Una prueba dura menos de una hora y solo requiere 100 microlitros de sangre. La fabricación de cada biochip cuesta menos de dos dólares en materiales.
La tecnología podría aplicarse en el diagnóstico del cáncer de páncreas, las enfermedades cardiovasculares, la demencia y la epilepsia
Aunque este dispositivo de diagnóstico se desarrolló para el glioblastoma, los investigadores afirman que puede adaptarse a otros tipos de nanopartículas biológicas. Esto abre la posibilidad de que la tecnología detecte distintos biomarcadores de otras enfermedades.
Según Chang, el equipo está explorando la tecnología para diagnosticar el cáncer de páncreas y, potencialmente, otros trastornos como las enfermedades cardiovasculares, la demencia y la epilepsia.
«Nuestra técnica no es específica del glioblastoma, pero era especialmente apropiado empezar con él por lo mortal que es y la falta de pruebas de detección precoz disponibles —explica Chang. Y concluye—: Nuestra esperanza es que si la detección precoz es más factible, aumenten las posibilidades de supervivencia».▪️
Información facilitada por la Universidad de Notre Dame -Adaptación: Enrique Coperías / RexMolón Producciones
Fuente: Maniya, N. H., Kumar, S., Franklin, J. L. et al. An anion exchange membrane sensor detects EGFR and its activity state in plasma CD63 extracellular vesicles from patients with glioblastoma. Communications Biology (2024). DOI: https://doi.org/10.1038/s42003-024-06385-1
