Los pacientes con cáncer que se someten a una terapia dirigida pueden esperar un nuevo análisis de sangre que podría decirles a sus médicos si el tratamiento está funcionando. dentro de un día después del inicio del tratamiento. Esto acelerará significativamente el proceso de evaluación y permitirá a los médicos realizar ajustes en el plan de tratamiento. si necesario, para mejorar las posibilidades de recuperación de los pacientes.

A diferencia de las quimioterapias convencionales que interfieren con todas las células que se dividen rápidamente y pueden causar un daño generalizado a las células, Los medicamentos dirigidos atacan moléculas específicas que instruyen a las células cancerosas a crecer y diseminarse y, a su vez, bloquear el crecimiento anormal del cáncer. A pesar de la naturaleza específica de los medicamentos dirigidos, La evaluación clínica actual de su tratamiento en tumores sólidos se basa principalmente en imágenes volumétricas del tumor, que es insensible y demorado, o biopsias de tejido invasivas.

La profesora asistente Shao Huilin y su equipo de investigación del Departamento de Ingeniería Biomédica y el Instituto de Innovación y Tecnología de la Salud (iHealthtech) de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) han desarrollado una tecnología que es precisa, menos invasivo y adelanta significativamente la ventana de evaluación, mediante el uso de biopsias líquidas.

Tasa de éxito disponible en 24 horas después del tratamiento del cáncer

La técnica, denominado monitoreo de vesículas extracelulares de la ocupación química de moléculas pequeñas y la expresión de proteínas (ExoSCOPE), es el primero de su tipo en el mundo. Aprovecha las vesículas extracelulares (VE) secretadas por las células cancerosas y que circulan en la sangre como un indicador reflectante de la eficacia del fármaco en los tumores sólidos.

"Los procedimientos convencionales, como las imágenes de tumores, no solo son costosos sino que también se retrasan. Para estos métodos, la efectividad del tratamiento solo se puede determinar después de semanas. Usando el ExoSCOPE, podemos medir directamente los resultados de la eficacia de los medicamentos dentro de las 24 horas posteriores al inicio del tratamiento. Esto reducirá significativamente el tiempo y el costo de la monitorización del tratamiento del cáncer. ", dijo el científico principal Asst Prof Shao.

Ella añadió, "Este método requiere solo una pequeña cantidad de muestra de sangre para el análisis y cada prueba tarda menos de una hora en completarse. Por lo tanto, es menos invasivo y aún más informativo. De este modo, los médicos podrían controlar la respuesta de un paciente al tratamiento con más regularidad durante el curso del tratamiento, y realizar los ajustes oportunos para personalizar el tratamiento y obtener mejores resultados ".

La investigación se publicó por primera vez en la revista científica. Nanotecnología de la naturaleza .

Medición sensible de interacciones farmacológicas

Para lograr un análisis rápido y sensible de la eficacia de los medicamentos a través de muestras de sangre, El equipo de investigación de NUS desarrolló ExoSCOPE como una plataforma de nanotecnología integrada. Mide vehículos eléctricos, que son vesículas de membrana de dimensión al menos cien veces menor que el diámetro del cabello humano e invisibles al microscopio óptico convencional. Durante el tratamiento exitoso del cáncer, cuando un medicamento contra el cáncer dirigido se adhiere a una célula cancerosa e interfiere con el crecimiento del tumor, la célula tratada liberará al torrente sanguíneo los vehículos eléctricos que contienen el fármaco.

La plataforma ExoSCOPE aprovecha un enfoque complementario de biología química y desarrollo de sensores para medir estos delicados cambios de fármacos en los vehículos eléctricos.

"Las tecnologías actuales para medir las interacciones fármaco-objetivo requieren un procesamiento complejo y biopsias de tejido invasivas, limitando su utilidad clínica para la monitorización del tratamiento del cáncer. Mediante el uso de sondas químicas especialmente diseñadas, nuestra plataforma es muy sensible a la hora de capturar y etiquetar vehículos eléctricos en una pequeña muestra de sangre para evaluar las interacciones fármaco-objetivo, "dijo el Dr. Sijun Pan, Miembro de investigación de NUS iHealthtech, y co-primer autor del estudio.

"El sensor ExoSCOPE contiene millones de nanorings de oro para capturar los vehículos eléctricos y amplificar sus señales de etiquetado de medicamentos para inducir señales de luz fuertes. Estas señales de luz se procesan luego para dar una lectura que indique la efectividad del medicamento, "dijo el Sr. Zhang Yan, un estudiante de doctorado del Departamento de Ingeniería Biomédica de NUS e iHealthtech, y co-primer autor del estudio.

Usando la plataforma ExoSCOPE desarrollada, el equipo recopiló información sobre diferentes tipos de vehículos eléctricos y sus cambios de fármacos, cuando se trata con varias terapias dirigidas. La plataforma no solo identifica los vehículos eléctricos liberados por cáncer, pero también monitorea la dinámica de sus medicamentos a lo largo del tiempo para distinguir con precisión la sensibilidad y la resistencia al tratamiento.

"Los enfoques farmacocinéticos o farmacodinámicos sanguíneos existentes miden la concentración total del fármaco en sangre. Esta información conjunta no refleja la eficacia del fármaco en los tumores. El ExoSCOPE, sin embargo, mide los cambios de fármacos en los vehículos eléctricos liberados por el cáncer para reflejar con precisión las respuestas al tratamiento del tumor, "explicó el profesor asistente Shao.

Resultados alentadores del estudio clínico

En un ensayo clínico que incluyó 163 muestras de sangre de 106 pacientes, ExoSCOPE ha mostrado resultados alentadores en pacientes con cáncer de pulmón para permitir una evaluación oportuna de los resultados del tratamiento específico de los pacientes. En comparación con el estándar de oro de las imágenes volumétricas de tumores, que se realizó al final de todo el régimen de tratamiento, el ExoSCOPE logró una tasa de precisión del 95 por ciento, pero dentro de las 24 horas posteriores al inicio del tratamiento.

El rendimiento analítico superior de esta técnica allana el camino para el uso de vehículos eléctricos transmitidos por la sangre para monitorear diferentes interacciones entre fármacos y objetivos proteicos en el cuerpo humano.

"El ExoSCOPE presenta un cambio de paradigma en la evaluación de fármacos en sangre para la selección de fármacos dirigidos y el seguimiento del tratamiento en tiempo real, ", dijo el profesor asistente Shao." La técnica también puede empoderar a la comunidad clínica para tomar decisiones de tratamiento más oportunas ".

Próximos pasos

El equipo de nueve miembros de NUS tardó dos años (de 2019 a 2021) en desarrollar y validar la plataforma ExoSCOPE. Su próximo desafío es expandir la plataforma para medir la eficacia de diferentes medicamentos y aplicar la tecnología a un espectro de enfermedades, desde cánceres hasta enfermedades cardiovasculares y neurológicas. Se ha presentado una patente para ExoSCOPE y el equipo de NUS espera llevar esta tecnología al mercado en los próximos tres años.

"Espero que nuestra tecnología pueda contribuir a un trato personalizado, para guiar la selección, dosis y duración de los diferentes tratamientos, y mejorar los resultados del tratamiento, "dijo el profesor asistente Shao.