Para resaltar los tumores en el cuerpo para el diagnóstico de cáncer, los médicos pueden utilizar pequeñas sondas ópticas (nano-sondas) que se iluminan cuando se adhieren a los tumores. Estas nanonondas permiten a los médicos detectar la ubicación, forma y tamaño de los cánceres en el cuerpo.

La mayoría de las nanosondas son fluorescentes; absorben la luz de un color específico, como el azul y luego emitir luz de fondo de un color diferente, como el verde. Sin embargo, como los tejidos del cuerpo humano también pueden emitir luz, distinguir la luz de la nano sonda de la luz de fondo puede ser difícil y podría dar lugar a una interpretación incorrecta.

Ahora, investigadores del Imperial College de Londres han desarrollado nuevas nanosensas, denominados bioarmonóforos y patentados en Imperial, que emiten luz con un nuevo tipo de tecnología brillante conocida como segunda generación armónica (SHG).

Después de probar las nanosondas en embriones de pez cebra, los investigadores encontraron que los bioarmonóforos, que se modificaron para apuntar a las células cancerosas, resaltaron los tumores de manera más brillante y durante períodos más largos que las nanosensas fluorescentes. Su luz se puede detectar y distinguir fácilmente por la luz emitida generalmente por los tejidos, y también se adhieren precisamente a las células tumorales y no a las células sanas, haciéndolos más precisos en la detección de bordes tumorales.

El investigador principal, el Dr. Periklis Pantazis, del Departamento de Bioingeniería de Imperial, dijo:"Los bioarmonóforos podrían ser una forma más efectiva de detectar tumores que la que está disponible actualmente. Combinan de manera única características que podrían ser excelentes para el diagnóstico y la terapia del cáncer en la práctica clínica y, eventualmente, podrían mejorar al paciente resultados después de una investigación adicional ".

Los hallazgos se publican en ACS Nano .

Los bioarmonóforos son biocompatibles y biodegradables ya que están hechos de péptidos, los mismos ingredientes de las proteínas que se encuentran en el cuerpo. Se metabolizan naturalmente en el cuerpo en 48 horas y, por lo tanto, es poco probable que representen riesgos para la salud a largo plazo.

Para investigar la detección precisa de tumores, los investigadores primero inyectaron embriones de pez cebra con células cancerosas malignas, lo que permitió que las células tumorales proliferaran sin control. Veinticuatro horas más tarde, inyectaron bioarmonóforos que se modificaron para apuntar a moléculas de péptido p32 que se encuentran específicamente en las células tumorales. A continuación, utilizaron técnicas de imagen en las instalaciones de Imperial para la obtención de imágenes por microscopía óptica para estudiar qué tan bien los bioarmonóforos modificados detectaban los tumores.

Descubrieron que los bioarmonóforos tenían una excelente sensibilidad de detección, lo que significa que se adhieren a células tumorales específicas pero no a las sanas. Las nanosensas habilitadas por fluorescencia tienden a adherirse de manera menos específica, lo que significa que pueden tergiversar las células sanas como células tumorales, o viceversa.

También encontraron que, a diferencia de la fluorescencia, los bioarmonóforos no 'blanquean', lo que significa que no perdieron su capacidad de emitir luz con el tiempo. Además, la luz emitida por los bioarmonóforos no se saturó como ocurre con las nanoprobes fluorescentes, lo que significa que se vuelven más brillantes cuando se iluminan con más luz. De esta manera, los tumores se volvieron aún más claros.

El Dr. Pantazis dijo:"Es muy importante que las nanosensas tumorales resalten las células de manera específica y clara para el diagnóstico del cáncer. Nuestro estudio de prueba de concepto sugiere que los bioharmonóforos muy brillantes podrían ser herramientas poderosas para diagnosticar el cáncer y dirigir los tratamientos en los próximos años. "

La fabricación de bioarmonóforos es barata, reproducible, escalable y tarda unos dos días a temperatura ambiente. Ahora deben probarse en mamíferos para identificar qué tan bien se traducen los hallazgos más allá del pez cebra.

Los investigadores también están estudiando cómo se podrían utilizar los bioarmonóforos para guiar las intervenciones quirúrgicas durante la cirugía del cáncer. así como cómo podrían generar luz a diferentes frecuencias para ayudar potencialmente a matar las células tumorales con alta precisión.

"Armonóforos biodegradables para la obtención de imágenes de tumores in vivo de alta resolución" por Ali Yasin Sonay, Konstantinos Kalyviotis, Sine Yaganoglu, Aysen Unsal, Martina Konantz, Claire Teulon, Ingo Lieberwirth, Sandro Sieber, Shuai Jiang, Shahed Behzadi, Daniel Crespy, Katharina Landfester, Sylvie Roke, Claudia Lengerke, y Periklis Pantazis, publicado el 25 de febrero de 2021 en ACS Nano .