La sonda fluorescente multicolor ManCou se ilumina con diferentes colores y diferentes intensidades según el tipo de célula cancerosa y su malignidad. Crédito:Tanasova, Tecnología Rao / Michigan
Determinar la presencia de cáncer. así como su tipo y malignidad, es un proceso estresante para los pacientes que puede tardar hasta dos semanas en obtener un diagnóstico. Con una nueva tecnología, un biosensor que transporta azúcar, los investigadores de la Universidad Tecnológica de Michigan esperan reducir ese período de tiempo a minutos.
Un equipo colaborativo de químicos e ingenieros de Michigan Tech sienta las bases para esta visión en dos nuevos artículos. En la revista de la Royal Society of Chemistry Comunicaciones químicas , el equipo explica la ciencia básica detrás de las sondas multicolores que permiten apuntar al transportador de fructosa relevante para el cáncer, profundizando en la detección basada en imágenes de células cancerosas. En el diario Biosensores , el equipo aborda las aplicaciones para la detección del cáncer de mama y la diferenciación de los no malignos, células cancerosas premalignas y malignas.
Dos investigadores de Michigan Tech colaboraron en los estudios. Marina Tanasova, profesor asistente de química, y Smitha Rao, profesor asistente de ingeniería biomédica, convirtió una reunión de oficina de 10 minutos en una colaboración de dos años construida sobre una pequeña sonda fluorescente que busca el transportador de fructosa llamado GLUT5.
Las células necesitan carbohidratos; Los transportadores facilitadores de glucosa (GLUT) aportan nutrientes dentro y fuera de las células. Cuando se produzcan cambios metabólicos, digamos, del desarrollo del cáncer:la composición general de los GLUT cambia de modo que más o menos GLUT están activos. Los transportadores de fructosa como GLUT5 son de particular interés debido a la conexión directa entre la absorción de fructosa y el desarrollo del cáncer. que también cambia a medida que el cáncer progresa y se vuelve maligno.
En su Comunicaciones químicas papel, El equipo de Tanasova y Rao informa sobre el diseño y validación de las sondas fluorescentes, llamado ManCous, para observar la actividad de GLUT5 en una célula; también documentan la fluorescencia multicolor que distingue a las células ricas en GLUT5 de las deficientes en GLUT5. El seguimiento Biosensores papel, proporciona un uso de prueba de principio de estas sondas como herramientas para evaluar y comparar GLUT5 y la actividad metabólica de diferentes tipos de células, incluyendo células normales y diferentes subtipos de cáncer.
"Nos acercamos a una evaluación básica de la composición de GLUT de las células, una que detecta el cáncer y distingue el tipo, "Dice Tanasova; agrega que si bien el concepto es elegante, desarrollar la tecnología no es fácil. "De la ciencia básica a la aplicación, hay mucha transformación que tiene que suceder ".
Como una navaja suiza El trabajo de Rao y Tanasova usa su sonda fluorescente para detectar el cáncer, ahondar en sus secretos metabólicos, y diferenciar entre células malignas y no malignas, así como diferentes tipos de cáncer. Crédito:Universidad Tecnológica de Michigan
Al comprender mejor la ciencia detrás de los transportadores de azúcar, el equipo está más equipado para desarrollar tecnología que capture una huella dactilar GLUT precisa y precisa de las células cancerosas.
"Esta sonda es como una navaja suiza, "Rao dice, explicando que la detección del cáncer no es el único uso de la sonda. "Cuanto más aprendemos sobre el cáncer a través de estas sondas, cuantas más oportunidades tengamos de aplicarlos, lo que significa más posibilidades de tratar diferentes tipos de cáncer, con suerte curarlos, y al menos prevenir su propagación y maximizar la administración de fármacos ".
Lo que hace que la sonda sea tan versátil es su capacidad no solo para buscar y resaltar las células cancerosas, sino también para revelar los matices metabólicos de las diferentes etapas del desarrollo del cáncer. Si bien el cáncer generalmente devora fructosa, el GLUT5 y la actividad metabólica de los no malignos, las células de cáncer de mama premalignas y malignas varían, que es lo que Rao, Tanasova y su equipo exploraron en el Biosensores papel. Descubrieron que las sondas ManCou permiten el análisis paralelo y la cuantificación de GLUT5 y la actividad metabólica de las células justo después de un período de incubación de 10 minutos. Las notables diferencias en la intensidad de la fluorescencia observadas entre las células normales y las células cancerosas, así como diferentes tipos de cáncer, proporcionan puntos importantes de diferenciación entre diferentes tipos de células y hacen que estas sondas sean herramientas prometedoras para la detección y el diagnóstico del cáncer.
La investigación aún está en sus inicios, pero Tanasova y Rao tienen una visión clara de los próximos pasos del proyecto. El trabajo es altamente colaborativo y construido junto con los esfuerzos de sus coautores, incluidos los estudiantes de doctorado Srinivas Kannan y Vagarshak Begoyan, científico investigador? ukasz J. Weseli? ski, junto con los estudiantes de posgrado Joseph Fedie, Shuai Xia y el estudiante Alexis Ferrier.
La colaboración continúa. El equipo de químicos — Tanasova, Begoyan y Weseli? Ski:planes para profundizar en el mundo de los transportadores de fructosa para ampliar lo que han determinado sobre GLUT5 y proporcionar acceso a sondas dirigidas a otros GLUT. Hay mucho material que cubrir para visualizar y cuantificar cada transportador GLUT en la membrana celular. El equipo de ingenieros biomédicos, Rao y Kannan, se centra en evaluar numerosas aplicaciones de estas sondas, incluido el análisis de biopsia estándar y la introducción de la tecnología en la práctica clínica mediante el desarrollo de un dispositivo de detección de cáncer en el lugar de atención.
Como dice Rao, el equipo está dando forma a sus bloques de Lego para que puedan construir más adelante. El perfeccionamiento de la detección y el tratamiento de enfermedades sigue siendo la fuerza impulsora detrás de esta colaboración interdisciplinaria. La idea general continúa enfocándose en tomar transportadores de azúcar y usarlos como una puerta de entrada para comprender mejor la naturaleza del cáncer.