Un equipo de investigación en Japón, dirigido por Akira Yokoi de la Universidad de Nagoya, ha desarrollado una técnica innovadora que utiliza láminas de nanofibras de celulosa (CNF) derivadas de la celulosa de la madera para capturar vesículas extracelulares (EV) de muestras de fluidos e incluso de órganos durante la cirugía.

Los vehículos eléctricos son pequeñas estructuras de células cancerosas que desempeñan un papel crucial en la comunicación entre células. La extracción y el análisis de vehículos eléctricos mediante esta nueva tecnología tiene el potencial de revolucionar el diagnóstico temprano del cáncer y abrir la puerta a la medicina personalizada. Los investigadores han publicado sus hallazgos en Nature Communications. .

El cáncer es conocido por su mal pronóstico y en muchos casos pasa desapercibido hasta sus etapas avanzadas, lo que deja a los pacientes con opciones de tratamiento limitadas. La detección temprana del cáncer utilizando vehículos eléctricos y su análisis proporciona información vital sobre el estado de la enfermedad y su progresión. Esto debería ayudar a los médicos a monitorear y ajustar los planes personalizados de tratamiento del cáncer. Sin embargo, los investigadores se han visto limitados en intentos anteriores de utilizar vehículos eléctricos debido a la falta de una estrategia de aislamiento eficaz.

Para capturar vehículos eléctricos, Yokoi y sus colegas utilizaron láminas de CNF hechas de celulosa de madera para extraerlas de muestras de fluidos de modelos de ratones con cáncer de ovario. Como el material tiene una nanoestructura porosa, la lámina absorbe el fluido que contiene los vehículos eléctricos en sus poros y los cierra al secarse. Descubrieron que las láminas capturaban y conservaban vehículos eléctricos a partir de tan solo diez microlitros de fluidos corporales. Por el contrario, los métodos estándar actuales, como la ultracentrifugación, consumen más tiempo y requieren muestras mucho más grandes.

"Hemos desarrollado la nanofibra de celulosa única aplicando tecnología de fabricación de papel y desplazamiento de solventes", dijo Yokoi. "Las nanofibras de celulosa que utilizamos son un material de biomasa sostenible que proviene principalmente de las paredes celulares de la madera. Estas láminas tienen propiedades atractivas, como ser livianas, de alta resistencia y, lo más importante, fácilmente biodegradables".

Utilizando la técnica, los investigadores extrajeron y analizaron con éxito los vehículos eléctricos y los microARN (miARN) contenidos en ellos a partir de modelos de cáncer de ovario en ratones. Como los miARN difieren entre pacientes sanos y enfermos, representan un marcador de diagnóstico ideal para el cáncer. El equipo también identificó distintos conjuntos de miARN en vehículos eléctricos recolectados de superficies tumorales, algunos de los cuales disminuyeron después de la extirpación del tumor.

El seguimiento de la presencia o ausencia de estos miARN podría ser una forma sencilla de analizar la eficacia del tratamiento y luego adaptar el tratamiento según la heterogeneidad del tumor. La heterogeneidad es un problema común en el que incluso en un solo tumor, las células cancerosas tienen diferentes características y propiedades.

La estructura de las sábanas es similar a la de la gasa médica, por lo que se pueden colocar y quitar fácilmente incluso cuando se colocan sobre órganos durante la cirugía. Para probar esto, el grupo utilizó órganos humanos recientemente extraídos. Su prueba exitosa reveló un descubrimiento emocionante, ya que los vehículos eléctricos en la superficie del tumor mostraron perfiles de miARN únicos en comparación con el tejido tumoral.

"Las superficies de los órganos eran una subpoblación de vehículos eléctricos no analizada anteriormente, que ahora puede someterse a evaluaciones biológicas", dijo Yokoi. "El artículo CNF permite obtener vehículos eléctricos de múltiples sitios del cuerpo. Luego, al verificar los perfiles moleculares de estos vehículos eléctricos, podemos monitorear la progresión de la enfermedad y adaptar la selección del mejor fármaco, contribuyendo así a la medicina personalizada".

El Dr. Takahiro Ochiya, miembro de la junta directiva de la Sociedad Internacional de Vesículas Extracelulares y presidente de la Sociedad Japonesa de Vesículas Extracelulares está entusiasmado con el potencial de las láminas y afirma:"El análisis de exosomas utilizando láminas CNF es un método extremadamente novedoso y se espera que tenga una variedad de aplicaciones, incluidos usos médicos. Esperamos que esto sea un avance importante que lleve el conocimiento de los exosomas como investigación médica directamente a los pacientes".

Esta investigación tiene amplias implicaciones y abre el análisis de los vehículos eléctricos durante la cirugía, un área inexplorada hasta ahora. De cara al futuro, el equipo de investigación se compromete a promover las aplicaciones médicas de las hojas EV para diversas enfermedades, mejorar la precisión del diagnóstico y ayudar a marcar el comienzo de la era de la medicina personalizada.

Más información: El análisis espacial de exosomas utilizando láminas de nanofibras de celulosa revela la heterogeneidad de la ubicación de las vesículas extracelulares, Nature Communications (2023).

Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza

Proporcionado por la Universidad de Nagoya