(Phys.org) —Los investigadores de la Universidad de Purdue han desarrollado una forma de detectar y medir los niveles de cáncer en una célula viva mediante el uso de pequeñas partículas de oro con colas de ADN sintético.

Un equipo dirigido por Joseph Irudayaraj, profesor de ingeniería agrícola y biológica, usó nanopartículas de oro para apuntar y unirse a fragmentos de material genético conocidos como variantes de empalme de ARN mensajero BRCA1, que puede indicar la presencia y el estadio del cáncer de mama. El número de estas variantes de empalme de ARNm en una célula se puede determinar examinando la señal específica que produce la luz cuando interactúa con las nanopartículas de oro.

"Esta es una técnica simple pero sofisticada que se puede utilizar para detectar el cáncer en una sola célula y determinar qué tan agresivo es, "dijo Irudayaraj, quien también es el subdirector del Bindley Bioscience Center. "Ser capaz de cuantificar estas moléculas genéticas podría, en última instancia, ayudar a los médicos a proporcionar un tratamiento mejor y más individualizado a los pacientes con cáncer".

La técnica también podría aumentar nuestra comprensión de la biología celular y allana el camino para la elaboración de perfiles genéticos y el diagnóstico basado en una sola célula. Dijo Irudayaraj.

BRCA1 es un gen supresor de tumores que puede transformar una célula en un tipo canceroso en determinadas circunstancias. La medición del número de variantes de empalme de ARNm de BRCA1 en una célula puede indicar si el gen está subexpresado, un posible signo de cáncer de mama.

Pero los métodos actuales para detectar el cáncer se basan en muestras compuestas por cientos o miles de células y no pueden proporcionar información detallada sobre cómo los genes relacionados con el cáncer se expresan en células individuales.

Irudayaraj y su equipo son los primeros en detectar y cuantificar variantes de empalme de ARNm de BRCA1 (fragmentos de material genético que se eliminan cuando se forma el ARNm) en una sola célula. Las variantes de empalme pueden determinar el destino de una célula y cómo se expresan proteínas específicas. Los errores en el proceso de empalme se han relacionado con una variedad de enfermedades.

"Con este método, básicamente podemos detectar una aguja en un pajar, y podemos determinar si hay cinco agujas en ese pajar o si hay 50, " él dijo.

Irudayaraj y su entonces asistente de investigación graduado, Kyuwan Lee, quién es el primer autor del estudio, adaptó métodos de nanotecnología comunes para abordar el desafío de identificar variantes de empalme de ARNm en una célula viva. Fabricaron nanopartículas de oro:más de 1, 000 veces más pequeños que el diámetro de un cabello humano, y los etiquetaron con hebras de ADN complementarias a las variantes de empalme de ARNm de BRCA1.

Cuando se inyecta en una celda, las nanopartículas unidas a cada extremo de las variantes de empalme de ARNm, formando estructuras conocidas como dímeros - cada uno "como una pareja tomados de la mano, "Dijo Irudayaraj.

Debido a que los dímeros emiten una señal única en presencia de luz, los investigadores pudieron medir el número de dímeros iluminando la celda con una fuente de luz simple. El número de dímeros correspondió al número de variantes de empalme de ARNm de BRCA1 en una célula.

La luz se comporta de manera diferente cuando brilla sobre una sola partícula de oro, permitiendo a los investigadores diferenciar entre dímeros y partículas de oro que flotan libremente.

Los investigadores utilizaron dos métodos para cuantificar los dímeros:espectroscopia, que mide la forma en que la luz se dispersa cuando encuentra un objeto, y una imagen colorimétrica en la que los dímeros se muestran como puntos rojizos mientras que las partículas de oro individuales aparecen en verde.

La técnica puede cuantificar variantes de empalme de ARNm en una sola célula en aproximadamente 30 minutos.

Irudayaraj está modificando el sistema para acelerar el proceso de modo que pueda usarse en biopsias de tejidos.

"Si podemos cuantificar el ARNm clave con la resolución de una sola célula en una biopsia de tejido, que será muy poderoso en términos de refinar los protocolos de tratamiento para enfermedades clave, " él dijo.