Se espera que el cáncer de páncreas se convierta en el segundo cáncer más mortal en los Estados Unidos para el 2030. Es difícil de curar porque generalmente no se descubre hasta que ha alcanzado una etapa avanzada. Pero una nueva prueba de diagnóstico desarrollada por investigadores de UC San Diego parece prometedora para detectar la enfermedad antes.

La prueba, que se encuentra en la etapa de prueba de concepto, puede detectar rápidamente una gota de sangre en busca de biomarcadores de cáncer de páncreas. Puede proporcionar resultados en menos de una hora. Los hallazgos fueron publicados recientemente en la revista ACS Nano .

"Un paso importante para poder curar enfermedades que surgen de la nada, como el cáncer de páncreas, es la detección temprana, "dijo el primer autor Jean Lewis, científico asistente de proyectos en el Departamento de Nanoingeniería de UC San Diego. "Prevemos que en el futuro, los médicos pueden realizar este tipo de prueba con un pinchazo rápido en el dedo para diagnosticar a los pacientes que aún no saben que tienen la enfermedad ".

Análisis de sangre para la detección temprana del cáncer. conocidas como biopsias líquidas, son un tema candente en la investigación. Tienen el potencial de detectar el cáncer en una etapa temprana sin tener que realizar procedimientos quirúrgicos invasivos como biopsias de tumores. Para detectar el cáncer de páncreas en la sangre, Los investigadores están desarrollando nuevos métodos que implican recolectar y analizar estructuras biológicas de tamaño nanométrico llamadas exosomas, que se liberan de todas las células del cuerpo, incluidas las células cancerosas. Los exosomas contienen proteínas y material genético que pueden servir como biomarcadores para detectar cánceres.

Pero debido a que los exosomas son tan pequeños y frágiles, son difíciles de aislar de la sangre. Los métodos actuales para extraer exosomas requieren mucho tiempo y requieren que las muestras de sangre se pretraten o diluyan antes de su uso.

La prueba desarrollada por investigadores de UC San Diego utiliza un sistema basado en un chip electrónico para extraer exosomas directamente de la sangre en minutos. "Podemos usar solo una gota de sangre tal cual, no se requiere procesamiento adicional, ", dijo Lewis." También podemos analizar los exosomas allí mismo en el lugar y mostrar si llevan alguno de los biomarcadores de cáncer que estamos buscando ".

Lewis trabajó en este proyecto como parte de una colaboración interdisciplinaria entre investigadores de nanotecnología de la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego y médicos del Moores Cancer Center de UC San Diego Health. La colaboración está dirigida por Michael Heller, profesor emérito de nanoingeniería en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego, quien ahora está en el Knight Cancer Institute de la Oregon Health &Science University.

"La innovación de este trabajo es que esencialmente combina todo el complejo, largos pasos de preparación de muestras, aislamiento de exosomas e interpretación final del ensayo requerido por otras plataformas en un dispositivo integrado de 'muestra a respuesta', ", dijo Heller." Hemos desarrollado una plataforma prototipo que tiene el potencial de traducirse en una computadora de mano, dispositivo de prueba rápido y relativamente económico en el punto de atención para el cáncer de páncreas ".

Solo se necesita una gota

La prueba es sencilla. Aplicar una gota de sangre en un pequeño chip electrónico, enciende la corriente, espera varios minutos, agregue etiquetas fluorescentes y observe los resultados bajo un microscopio. Si una muestra de sangre da positivo para cáncer de páncreas, aparecerán círculos fluorescentes brillantes.

"Esta prueba podría usarse como una estrategia de detección primaria para identificar a los pacientes que posteriormente necesitarían someterse a métodos de diagnóstico más costosos e invasivos, como una tomografía computarizada, Resonancia magnética o endoscopia, "dijo la Dra. Rebekah White, oncólogo quirúrgico y profesor asociado de cirugía en Moores Cancer Center.

El chip utilizado en esta prueba funciona aplicando una corriente eléctrica alterna, que extrae selectivamente partículas de tamaño nanométrico como exosomas de la sangre y las deposita en pequeños electrodos en la superficie del chip. Las partículas de sangre más grandes se lavan, mientras que las más pequeñas, como los exosomas, quedan atrás. Luego, los investigadores aplican anticuerpos marcados con fluorescencia que se dirigen específicamente a dos biomarcadores de proteínas para el cáncer de páncreas:glipicano-1 y CD63. Si estos biomarcadores están presentes, círculos de colores brillantes donde se unen los anticuerpos se pueden ver al microscopio, indicando un resultado positivo. Todo este proceso se puede realizar en menos de una hora.

Hasta aquí, el equipo solo ha probado este sistema en una pequeña muestra de pacientes. En un estudio de validación inicial en un grupo de 31 pacientes, el chip pudo marcar las muestras de sangre de 20 pacientes con cáncer de páncreas de las de 11 pacientes sin cáncer.

Trabajando hacia la detección temprana

El equipo advierte que los niveles de biomarcadores examinados en este estudio podrían no representar los del cáncer en etapa inicial. "¿Qué tan pequeños son estos niveles de biomarcadores entre la etapa 0 y la etapa 1 del cáncer? ¿Y cómo podemos hacer que nuestra tecnología sea lo suficientemente sensible para detectar estas cantidades? Estamos investigando más para manejar bien estas preguntas, dijo Heller.

Los próximos pasos también incluyen estudios sobre un tamaño de muestra más grande, examinar más muestras de pacientes en diversas etapas del cáncer, y optimizar y validar esta tecnología para la detección temprana del cáncer. "Un desafío al realizar estos estudios es obtener muestras de sangre en etapa inicial, cuando los pacientes ni siquiera saben que tienen la enfermedad todavía, "dijo Lewis.

"El trabajo futuro implicaría obtener muestras de sangre de pacientes que tienen factores de alto riesgo de cáncer de páncreas:diabetes de nueva aparición o antecedentes familiares de la misma, tabaquismo u obesidad, y continúe tomando muestras de sangre durante un período prolongado. De los pacientes que se diagnostican posteriormente, podemos volver atrás y analizar sus muestras de sangre antes del diagnóstico para ver qué tan temprano podemos detectar los biomarcadores del cáncer, "dijo White.

Los investigadores también están explorando otros biomarcadores de sangre, además de glypican-1 y CD63, para mejorar la precisión y sensibilidad de este sistema para la detección del cáncer de páncreas.

La tecnología para el sistema basado en chips fue desarrollada inicialmente por Raj Krishnan, ex alumno de la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego, durante su investigación de doctorado en bioingeniería en el laboratorio de Heller sobre la identificación de biomarcadores de cáncer a partir de la sangre utilizando corrientes eléctricas alternas. Krishnan cofundó y es director ejecutivo de la empresa Biological Dynamics, con sede en San Diego, una derivación del laboratorio de Heller que obtuvo la licencia de la tecnología en 2010. Desde entonces, Biological Dynamics ha estado desarrollando nuevos sistemas de diagnóstico basados ​​en chips que utilizan corrientes eléctricas alternas para aislar nanopartículas, ADN y otras moléculas directamente de la sangre y otros biofluidos. En la corriente ACS Nano papel, Los investigadores de UC San Diego utilizaron la capacidad de aislamiento de exosomas de la tecnología Biological Dynamics para desarrollar un ensayo personalizado para la detección del cáncer de páncreas.