Biomarcadores para la detección precoz del cáncer de mama
Si los cánceres de mama se detectan a tiempo, las tasas de supervivencia pueden aumentar considerablemente. Un biomarcador emergente para la biopsia líquida de los cánceres son las vesículas extracelulares (VE), como los exosomas: partículas secretadas por las células a los fluidos corporales. Aunque los estudios han demostrado que las VE que circulan en la sangre transportan información molecular de sus células de origen, incluidas las células cancerosas, uno de los principales retos era cómo extraer esta información de forma fiable. «Las VE son extremadamente pequeñas y heterogéneas, y aislar y caracterizar las vesículas relevantes para las enfermedades a partir de muestras complejas, como la sangre, puede ser difícil y llevar mucho tiempo», afirma Uğur Aygün, catedrático asistente de investigación en la Universidad Koç(se abrirá en una nueva ventana) de Turquía. Mediante el proyecto EXCEED, financiado por las Acciones Marie Skłodowska-Curie(se abrirá en una nueva ventana), Aygün y sus colegas, entre ellos Hakan Ürey(se abrirá en una nueva ventana) y Utkan Demirci(se abrirá en una nueva ventana), se centraron en este cuello de botella analítico desarrollando nuevos métodos para la caracterización sensible, sin marcadores y de partículas individuales de las VE.
Desarrollar un nuevo proceso analítico para las VE
En el proyecto EXCEED, el equipo desarrolló un nuevo flujo analítico que combina la técnica ExoTIC(se abrirá en una nueva ventana) —una tecnología microfluídica de aislamiento de las VE desarrollada en el laboratorio de Demirci en la Universidad de Stanford— con un sistema de imagen personalizado que caracteriza las partículas individuales. El sistema de imagen utiliza luz dispersa y reflejada para detectar las vesículas individuales a escala nanométrica, lo que significa que pueden detectarse sin marcadores fluorescentes. El equipo complementó este método con otra técnica denominada espectroscopia Raman (SERS, por sus siglas en inglés), para recabar información química de las VE. La plataforma se evaluó utilizando nanopartículas de referencia y VE procedentes de modelos celulares cancerosos y no cancerosos, así como muestras de origen clínico. «Esto nos permitió investigar tanto las características físicas como químicas de estas vesículas a nanoescala y explorar el potencial más amplio de este método para la biopsia líquida relacionada con el cáncer», explica Aygün.
Demostrar la detección sin marcadores
Uno de los resultados más importantes del proyecto fue demostrar la detección y caracterización sin marcadores de VE individuales, de tan solo 30 nm, en un campo de visión relativamente amplio. «Esto permite analizar muchas vesículas individuales de forma simultánea», señala Aygün. El equipo también demostró la detección y caracterización de VE específicas relevantes para el cáncer, y exploró una aplicabilidad más amplia utilizando muestras de otros tipos de cáncer. Paralelamente, desarrollaron métodos de aprendizaje automático para diferenciar las nanopartículas en función de sus propiedades ópticas y físicas. Los resultados demuestran el amplio potencial de la plataforma para combinar información física, química y computacional con el fin de realizar un análisis detallado de las poblaciones heterogéneas de VE.
Ampliación de los biomarcadores de las VE más allá del cáncer de mama
«Creo que las VE tienen un potencial significativo como biomarcadores, no solo para el cáncer de mama, sino para muchas enfermedades, ya que transportan información molecular que refleja las células y los tejidos de los que proceden», añade Aygün. Aunque las VE aún no se utilizan de forma habitual en los análisis de sangre clínicos, afirma que tecnologías como las desarrolladas en EXCEED pueden ayudar a salvar esa brecha y es posible que se utilicen cada vez más en los sistemas sanitarios europeos en el futuro. «En un primer momento, estas plataformas pueden permitir a los investigadores identificar y validar firmas de VE asociadas a enfermedades que hoy en día resultan difíciles de determinar», señala. «A largo plazo, las firmas validadas podrían constituir la base de análisis de sangre mínimamente invasivos para supervisar la respuesta al tratamiento, la progresión y la recurrencia de la enfermedad, así como para una posible detección precoz». Durante el proyecto, el equipo se dio cuenta de que las mismas tecnologías podrían ser útiles no solo para estudiar las VE en diferentes enfermedades, sino también para caracterizar otras nanopartículas biológicas, incluidos virus y nanopartículas relevantes para el desarrollo de vacunas. «En última instancia, me gustaría que estas tecnologías traspasaran las paredes del laboratorio de investigación y se convirtieran en herramientas prácticas que los investigadores y los médicos pudieran utilizar para el descubrimiento de biomarcadores y, con el tiempo, para el diagnóstico a partir de análisis de sangre», afirma.
