(PhysOrg.com) - Es probable que la búsqueda de biomarcadores que puedan advertir sobre enfermedades como el cáncer mientras aún se encuentran en su etapa más temprana sea mucho más fácil gracias a un innovador chip biosensor desarrollado por investigadores de la Universidad de Stanford. El sensor es hasta 1, 000 veces más sensible que cualquier tecnología actualmente en uso clínico, es precisa independientemente del fluido corporal que se esté analizando, y puede detectar proteínas biomarcadores en un rango de concentraciones tres veces más amplio que cualquier método existente, dicen los investigadores.

El chip nanosensor también busca hasta 64 proteínas diferentes simultáneamente y se ha demostrado que es eficaz en la detección temprana de tumores en ratones. lo que sugiere que puede abrir la puerta a una detección significativamente más temprana incluso de los cánceres más esquivos en humanos. El sensor también se puede utilizar para detectar marcadores de enfermedades distintas del cáncer. Los investigadores publicaron su descripción de su nanosensor magnético en la revista Medicina de la naturaleza .

"En la etapa inicial [de un cáncer], el nivel de biomarcadores de proteínas en sangre es muy, muy bajo, por lo que necesita tecnología ultrasensible para detectarlo, "dijo Shan Wang, Doctor., de la Universidad de Stanford y miembro del Centro de Excelencia en Nanotecnología del Cáncer Centrado en la Respuesta a la Terapia (Stanford CCNE). "Si puede detectarlo temprano, puede tener una intervención temprana y tiene muchas más posibilidades de curar a esa persona ".

Wang dijo que la tecnología de nanosensores también podría permitir a los médicos determinar rápidamente si un paciente está respondiendo a un curso particular de quimioterapia. "Podemos saber el segundo o tercer día de tratamiento si está funcionando o no, en lugar de uno o dos meses después, " él dijo.

El sensor que crearon Wang y sus colegas, que utiliza nanotecnología de detección magnética que habían desarrollado anteriormente, puede detectar un biomarcador proteico asociado al cáncer dado en una concentración tan baja como una parte entre cien mil millones (o 30 moléculas en un milímetro cúbico de sangre). Aunque los conceptos básicos de la tecnología de detección magnética utilizada en el nuevo biosensor se describieron el año pasado en un artículo en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , el nuevo sensor no solo es más sensible que el anterior en varios órdenes de magnitud, también supera a su predecesor, así como los métodos de detección actualmente en uso clínico, de varias otras formas.

La ganancia de rendimiento más impresionante que se detalla en el artículo de Nature Medicine es que los investigadores ahora han demostrado que el sensor nano magnético puede detectar con éxito tumores cancerosos en ratones cuando los niveles de proteínas asociadas al cáncer todavía están muy por debajo de las concentraciones detectables utilizando la metodología estándar actual. conocido por el acrónimo ELISA. "Ese es un hallazgo crítico para nosotros porque dice que en una aplicación biológica realista, la del crecimiento de tumores en ratones, podemos ver los tumores antes que cualquier otra cosa podría haberlos detectado". "dijo Sanjiv Gambhir, MARYLAND., Doctor., investigador principal del CCNE de Stanford.

"Yo diría que el [primer artículo fue] una prueba de concepto de la tecnología, y el artículo de Nature Medicine es una prueba del concepto de la tecnología que funciona en una aplicación del mundo real, "Dijo." Una cosa es que la tecnología demuestre que puede funcionar en principio; otra muy distinta es utilizarlo con muestras de sangre de ratón real de un ratón real que desarrolla un tumor real ".

En el artículo de Nature Medicine, los investigadores muestran que el nuevo sensor nano magnético tiene un amplio rango de sensibilidad, desde niveles de partes por billón hasta concentraciones de seis órdenes de magnitud, o un millón de veces, mayor que. Los mejores métodos de análisis existentes, o ensayos, en uso clínico puede detectar proteínas en un rango de concentraciones de como máximo dos órdenes de magnitud.

La mayoría de las plataformas de detección actualmente en uso también se limitan a realizar un solo análisis a la vez. Para crear un ensayo multiplexado, Wang y sus colegas conectaron los nano sensores magnéticos a un microchip en una matriz de 64 sensores, cada uno de los cuales se puede configurar para detectar una proteína diferente. Como resultado, los investigadores pueden buscar docenas de proteínas diferentes simultáneamente durante un solo análisis. El nuevo método también es más rápido que los ensayos ELISA estándar, con resultados normalmente disponibles en una o dos horas.

Los investigadores también demostraron que el sensor es igualmente eficaz en todos los fluidos biológicos probables, o matriz, que un médico querría analizar en busca de proteínas asociadas al cáncer. Esos fluidos incluyen orina, saliva, plasma sanguíneo (sangre con las células sanguíneas extraídas), suero (plasma sanguíneo al que se eliminan los factores que favorecen la coagulación) y lisados ​​celulares (nombre que se aplica al caldo celular producido por disolución de células).

La clave de la versatilidad del nano sensor magnético y la amplia gama de concentraciones que puede detectar radica en el uso del magnetismo y la amplia gama de detectores magnéticos ultrasensibles desarrollados para la industria informática. El mecanismo básico de detección empleado en los nanosensores magnéticos es capturar proteínas y marcadores de enfermedades utilizando anticuerpos que naturalmente tienden a unirse a estas moléculas. conocidos como antígenos. Los anticuerpos denominado "anticuerpos de captura, "se aplican a un sensor, de modo que cuando la matriz de interés se coloca en el chip sensor, los antígenos apropiados se unen.

Mientras los antígenos se mantienen firmes, se aplica otra cucharada de anticuerpos. Estos anticuerpos son atraídos por una región molecular diferente de los antígenos contenidos en los sensores, y cuando el segundo conjunto de anticuerpos se une a los antígenos, efectivamente los sellan en un sándwich de anticuerpos. Luego, los investigadores aplican un lavado que contiene etiquetas de nanopartículas magnéticas que se han diseñado para adaptarse a anticuerpos específicos. Las nanoetiquetas magnéticas se adhieren al anticuerpo externo del sándwich, donde alteran el campo magnético ambiental de una manera pequeña pero distinta y detectable que es detectada por el detector.

Otra virtud de la tecnología, Wang dijo:es que utiliza tecnología existente ya en uso en las industrias de almacenamiento de datos y semiconductores. Por eso, "Se puede fabricar de forma relativamente económica. Es [muy similar al] mismo sensor que se utiliza en una unidad de disco duro para leer un disco duro, " él dijo.

Uno de los próximos pasos en la investigación, Wang dijo:es probar los nano sensores magnéticos en muestras de sangre humana tomadas de un estudio a largo plazo en el que los investigadores extrajeron sangre de los sujetos antes de que a cualquiera de ellos se le diagnosticara cáncer. Para tal fin, el equipo de Stanford colaborará con el Fred Hutchison Cancer Research Center en Seattle y la Canary Foundation, una organización sin fines de lucro que se enfoca en el diagnóstico temprano del cáncer.

Este trabajo, que se detalla en un documento titulado, "Los ensayos de proteínas insensibles a la matriz superan los límites de los biosensores en medicina, "fue apoyado por la Alianza del NCI para la Nanotecnología en el Cáncer, una iniciativa integral diseñada para acelerar la aplicación de la nanotecnología a la prevención, diagnóstico, y tratamiento del cáncer. Investigadores de MagArray Inc., también participó en este estudio. Un resumen de este artículo está disponible en el sitio web de la revista.

Proporcionado por el Instituto Nacional del Cáncer (noticias:web)