En lugar de buscar una aguja en un pajar, ¿Y si pudieras barrer todo el pajar hacia un lado? dejando solo la aguja atrás? Esa es la estrategia que siguieron los investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Georgia para desarrollar un nuevo dispositivo de microfluidos que separa las escurridizas células tumorales circulantes (CTC) de una muestra de sangre total.

Las CTC se separan de los tumores cancerosos y fluyen a través del torrente sanguíneo, potencialmente conduciendo a nuevos tumores metastásicos. El aislamiento de CTC de la sangre proporciona una alternativa mínimamente invasiva para la comprensión básica, diagnóstico y pronóstico del cáncer metastásico. Pero la mayoría de los estudios están limitados por desafíos técnicos en la captura de CTC intactos y viables con una contaminación mínima.

"Una muestra típica de 7 a 10 mililitros de sangre puede contener solo unos pocos CTC, "dijo Leidong Mao, profesor de la Facultad de Ingeniería Eléctrica e Informática de la UGA e investigador principal del proyecto. "Se esconden en la sangre entera con millones de glóbulos blancos. Es un desafío tener en nuestras manos suficientes CTC para que los científicos puedan estudiarlos y comprenderlos".

Las células tumorales circulantes también son difíciles de aislar porque dentro de una muestra de unos pocos cientos de CTC, las células individuales pueden presentar muchas características. Algunas se parecen a las células de la piel, mientras que otras se parecen a las células musculares. También pueden variar mucho de tamaño.

"La gente suele comparar encontrar CTC con encontrar una aguja en un pajar, "dijo Mao." Pero a veces la aguja ni siquiera es una aguja ".

Para aislar de manera más rápida y eficiente estas células raras para su análisis, Mao y su equipo han creado un nuevo chip de microfluidos que captura casi todos los CTC en una muestra de sangre, más del 99%, un porcentaje considerablemente más alto que la mayoría de las tecnologías existentes.

El equipo llama a su novedoso enfoque para la detección de CTC "separación celular ferrohidrodinámica integrada, "o iFCS. Ellos describen sus hallazgos en un estudio publicado en la Royal Society of Chemistry's Laboratorio en un chip .

El nuevo dispositivo podría ser "transformador" en el tratamiento del cáncer de mama, según Melissa Davis, profesor asistente de biología celular y del desarrollo en Weill Cornell Medicine y colaborador del proyecto.

"Los médicos solo pueden tratar lo que pueden detectar, "Dijo Davis." A menudo no podemos detectar ciertos subtipos de CTC, pero con el dispositivo iFCS capturaremos todos los subtipos de CTC e incluso determinaremos qué subtipos son los más informativos con respecto a la recaída y la progresión de la enfermedad ".

Davis cree que, en última instancia, el dispositivo puede permitir a los médicos medir la respuesta de un paciente a tratamientos específicos mucho antes de lo que es posible actualmente.

Si bien la mayoría de los esfuerzos para capturar las células tumorales circulantes se centran en identificar y aislar las pocas CTC que acechan en una muestra de sangre, el iFCS adopta un enfoque completamente diferente al eliminar todo en la muestra que no sea una célula tumoral circulante.

El dispositivo, aproximadamente del tamaño de una unidad USB, funciona canalizando la sangre a través de canales de diámetro más pequeño que un cabello humano. Para preparar sangre para análisis, el equipo agrega perlas magnéticas del tamaño de una micra a las muestras. Los glóbulos blancos de la muestra se adhieren a estas perlas. A medida que la sangre fluye a través del dispositivo, los imanes en la parte superior e inferior del chip atraen los glóbulos blancos y sus perlas magnéticas por un canal específico, mientras que las células tumorales circulantes continúan en otro canal.

El dispositivo combina tres pasos en un chip microfluídico, otro avance sobre las tecnologías existentes que requieren dispositivos separados para varios pasos del proceso.

"El primer paso es un filtro que elimina los desechos grandes en la sangre, "dijo Yang Liu, estudiante de doctorado en el departamento de química de la UGA y coautor principal del artículo. "La segunda parte agota las perlas magnéticas adicionales y la mayoría de los glóbulos blancos. La tercera parte está diseñada para enfocar los glóbulos blancos restantes hacia el medio del canal y empujar los CTC hacia las paredes laterales".

Wujun Zhao es el otro autor principal del artículo. Zhao, becario postdoctoral en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, trabajó en el proyecto mientras completaba su doctorado en química en la UGA.

"El éxito de nuestro dispositivo integrado es que tiene la capacidad de enriquecer casi todas las CTC independientemente de su perfil de tamaño o expresión de antígeno, ", dijo Zhao." Nuestros hallazgos tienen el potencial de proporcionar a la comunidad de investigación del cáncer información clave que las tecnologías actuales de enriquecimiento basadas en proteínas o en tamaño pueden pasar por alto ".

Los investigadores dicen que sus próximos pasos incluyen automatizar el iFCS y hacerlo más fácil de usar para entornos clínicos. También necesitan poner a prueba el dispositivo en ensayos con pacientes. Mao y sus colegas esperan que se les unan más colaboradores y aporten su experiencia al proyecto.