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Una nueva prueba que emplea nanomateriales avanzados podría acelerar el diagnóstico de diferentes enfermedades humanas graves. Durante la fase final de la síntesis proteica en las células, las proteínas se unen a carbohidratos de cadena corta, o glicanos, a través de un proceso conocido como glicosilación, que da lugar a glicoproteínas y una gran cantidad de variantes denominadas glicoformas.
Existen muchos datos que indican que se produce una ligera alteración de la glicosilación durante el desarrollo de varias enfermedades humanas graves como, por ejemplo, el cáncer, así como en las cardiopatías y las encefalopatías. En las células de pacientes enfermos se producen glicoformas características, lo que constituye una oportunidad para la detección temprana y precisa de las afecciones.
«Si podemos detectar de manera selectiva las glicoformas asociadas con la enfermedad, entonces podremos diagnosticarla con gran precisión y en una fase temprana», comenta Paula Mendes, catedrática de Materiales Avanzados y Nanotecnología en la Universidad de Birmingham.
Creación de moldes para glicoformas
Aunque algunas glicoformas de una proteína están relacionadas con una enfermedad, otras no. Por desgracia, hoy día no existen herramientas que permitan discriminar entre estos carbohidratos.
Las pruebas actuales emplean anticuerpos para detectar la presencia de estos carbohidratos alterados, pero estas pruebas son inestables, requieren procedimientos de manipulación especiales y, por lo tanto, son muy laboriosas y caras. Además, el número de anticuerpos que pueden unirse a carbohidratos es muy limitado.
Todas estas limitaciones constituyen la idea principal detrás del proyecto financiado con fondos europeos GLYCOSURF, que contó con el apoyo del Consejo Europeo de Investigación, en el que se desarrolló una nueva prueba molecular basada en materiales avanzados capaces de reconocer glicoformas específicas.
El método de GLYCOSURF capitaliza los avances en los ámbitos de los nanomateriales y la química y emplea la técnica de la impresión molecular. Este permite crear un molde de glicoformas específicas en la superficie del nanomaterial, lo que significa que solo estas moléculas de carbohidratos pueden entrar en el molde. De este modo, pueden detectarse de forma fácil y revelar el problema subyacente exacto, lo que evita confusiones. Durante el proyecto, el equipo desarrolló, mejoró y demostró con éxito la capacidad de la prueba para detectar estos carbohidratos específicos.
«Estas capacidades sin precedentes nos permiten crear pruebas diagnósticas mucho más exactas para el diagnóstico precoz y preciso de muchas enfermedades, incluido el cáncer», explica Mendes.
Los materiales desarrollados a través del proyecto son estables y resistentes y, además, pueden ampliarse fácilmente para su producción industrial, explica Mendes. Esto significa que podrían emplearse en una amplia variedad de aplicaciones biológicas y médicas, así como para ayudar a diagnosticar enfermedades incluso en entornos con una atención sanitaria limitada.
«El desarrollo de estas plataformas moleculares de gran precisión para detectar glicoproteínas constituyó un reto que demandó perseverancia e ingenio —comenta Mendes—. Sin embargo, el equipo de investigación aceptó el reto con confianza y se han logrado nuestros principales resultados».
Reinvención de la prueba para el cáncer de próstata
El equipo trabaja ahora en aplicar la tecnología a una prueba para la detección precoz del cáncer de próstata de gran malignidad, lo que proporcionaría un método mucho más preciso y fiable que el disponible hoy día.
Las pruebas más utilizadas detectan una glicoproteína, el antígeno prostático específico (APE), asociada con el cáncer de próstata. Sin embargo, esta glicoproteína puede presentar niveles elevados por razones no conexas. Por lo tanto, se obtienen muchos falsos positivos que provocan un estrés indebido en los pacientes y una carga innecesaria en los sistemas sanitarios.
La nueva prueba de GLYCOSURF solo detecta las pocas glicoformas específicas del APE cuya concentración es elevada en un paciente con cáncer de próstata, lo que significa que el resultado es casi seguro. También puede determinar el grado de malignidad del cáncer en función de la composición de las diferentes glicoformas. De esta forma, el tratamiento se puede adaptar a pacientes específicos según la gravedad de su enfermedad.
Este nuevo trabajo se está llevando a cabo con el apoyo de la organización Prostate Cancer UK, con la esperanza de pasar a los ensayos clínicos en un futuro próximo. El equipo prevé asimismo desarrollar pruebas específicas para diferentes tipos de cáncer, así como para otras enfermedades no contagiosas graves.
La nueva tecnología de diagnóstico se presentó en el marco de la exposición «Living with Cancer», celebrada en el Museo de Ciencia e Industria de Mánchester el año pasado. La exposición se trasladará a continuación al Museo de Ciencias de Londres, en el que permanecerá de mayo de 2022 a enero de 2023.