Progreso notable hacia la detección de cáncer con pruebas de orina

Actualizado: 12 ago 2020

Una prueba de orina desarrollada por ingenieros del Imperial college of London y el MIT logra detectar el crecimiento de tumores en ratones.



Las herramientas que detectan el cáncer en sus primeras etapas pueden aumentar la supervivencia del paciente y la calidad de vida. Sin embargo, los enfoques de detección del cáncer a menudo requieren equipos costosos y viajes a la clínica, lo que puede no ser factible en áreas rurales o en desarrollo con poca infraestructura médica.


Por lo tanto, el emergente campo del diagnóstico en el punto de atención está trabajando en desarrollar pruebas más baratas, más rápidas y más fáciles de usar. Un par de laboratorios de ingeniería están abordando este enfoque y han desarrollado una herramienta que cambia el color de la orina del ratón cuando está presente el cáncer de colon, también conocido como cáncer de intestino.


Los hallazgos se publican en Nature Nanotechnology.


La tecnología, todavía en su etapa inicial, es desarrollada por equipos liderados por la profesora Molly Stevens del Imperial college y la profesora Sangeeta Bhatia del MIT, funciona inyectando nanosensores en ratones, que son cortados por enzimas liberadas por tumores conocidas como proteasas.


Cuando las proteasas rompen los nanosensores, pasan a través del riñón y pueden verse a simple vista después de un análisis de orina que produce un cambio de color azul.


La orina del ratón se volvió azul en presencia de colon tumores. Credito: Imperial College London/MIT

Los investigadores aplicaron esta tecnología a ratones con cáncer de colon y descubrieron que la orina de los ratones con tumor se vuelve azul brillante, en relación con las muestras de prueba tomadas de ratones sanos.


El profesor Stevens, del Departamento de Materiales y Bioingeniería del Imperial , dijo: “Al aprovechar esta reacción química que produce un cambio de color, esta prueba se puede administrar sin la necesidad de instrumentos de laboratorio costosos y difíciles de usar.

"La lectura podría ser capturada por una imagen de un teléfono inteligente y transmitida a los médicos para que los pacientes reciban tratamiento".


Señales de detección


Cuando los tumores crecen y se propagan, a menudo producen señales biológicas conocidas como biomarcadores que los médicos usan para detectar y rastrear enfermedades.


Una familia de enzimas tumorales conocidas como metaloproteinasas de matriz (MMP) ayuda a promover el crecimiento y la propagación de tumores al 'masticar' los andamios del tejido que normalmente mantienen las células en su lugar.


Muchos tipos de cáncer, incluidos los tumores de colon, producen altos niveles de varias enzimas MMP, incluida una llamada MMP9.


Creación los complejos AuNC-proteína. Crédito: Imperial college London/MIT

En este estudio, el equipo Imperial-MIT desarrolló nanosensores donde los nanoclusters de oro ultra pequeños (AuNC) se conectaron a un portador de proteínas llamado neutravidina, a través de conectores que se rompen por los MMP9.


Para desarrollar la prueba de orina que cambia de color, los investigadores utilizaron dos propiedades de AuNC: su tamaño muy pequeño (<2 nanómetros) y su capacidad para causar un cambio de color azul cuando se trata con un sustrato químico y peróxido de hidrógeno.


Los investigadores diseñaron los complejos de proteína AuNC para desmontar después de ser cortados por MMP en el entorno del tumor o en la sangre. Cuando se rompen, los AuNC liberados viajan a través de la sangre a los riñones, donde son lo suficientemente pequeños como para filtrarse a través de la orina.


En ratones sanos sin niveles altos de MMP, los complejos permanecen intactos y son demasiado grandes para pasar a la orina. Si los AuNC se han concentrado en la orina, una prueba química producirá un cambio de color azul que es visible a simple vista.

Para este estudio, los investigadores desarrollaron sensores que separados cortados por ciertos MMP y los probaron en ratones. Los investigadores demostraron que su prueba de cambio de color podía detectar con precisión qué muestras de orina provenían de ratones con tumores de colon en un estudio de 28 ratones inyectados con sensores, donde 14 ratones estaban sanos y 14 tenían tumores de colon.


A la media hora del tratamiento químico, solo la orina de los ratones con tumores de colon tenía un color azul intenso. Por el contrario, la orina de los ratones de control sanos no mostró cambios de color.


Los complejos AuNC-proteína a través de un microscopio. Crédito: Imperial College London / MIT
Los complejos AuNC-proteína a través de un microscopio. Crédito: Imperial College London / MIT

El equipo también diseñó las superficies de AuNC para que el sistema inmunitario no las vea para evitar reacciones inmunitarias o efectos secundarios tóxicos, y para evitar que se adhieran abundantes proteínas séricas, lo que haría que los nanosensores sean demasiado grandes para que los riñones los filtren.


Durante un seguimiento de cuatro semanas después de la administración de nanosensores, los ratones no mostraron signos de efectos secundarios, y no hubo evidencia de que el complejo proteína-sensor o AuNC libres permanecieran en los cuerpos de los ratones.


El coautor principal, el Dr. Colleen Loynachan, del Departamento de Materiales de Imperial, dijo: “Los AuNC son similares a los materiales ya utilizados en la industria clínica para obtener imágenes de tumores, pero aquí estamos aprovechando sus propiedades únicas para brindarnos información adicional sobre la enfermedad. Sin embargo, todavía se necesita mucha optimización y pruebas antes de que la tecnología pueda ir más allá del laboratorio ".


Diagnóstico accesible


A continuación, el equipo trabajará para aumentar la especificidad y la sensibilidad de los sensores probándolos en más modelos animales para investigar la precisión y seguridad del diagnóstico.


La coautora del estudio, Ava Soleimany, del MIT, dijo: “Las proteasas juegan un papel funcional en una serie de enfermedades como el cáncer y las enfermedades infecciosas. Al diseñar versiones de nuestros sensores que puedan ser cortadas por diferentes proteasas, podríamos aplicar esta prueba basada en el color para detectar una diversidad de condiciones ".


Los investigadores ahora están trabajando en una formulación que es más fácil de administrar e identificando formas de hacer que los sensores respondan a múltiples biomarcadores para distinguir entre el cáncer y otras enfermedades.





Fuente: scitechdayli.com, Imperial College London

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