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Diagnosticando cánceres mortales antes con 'lab-on-a-chip'

En la actualidad, el diagnóstico de cáncer de pulmón se basa en una biopsia invasiva que solo es efectiva después de que los tumores tienen más de 3 cm o incluso metástasis. La detección temprana mejoraría enormemente las posibilidades de supervivencia de los pacientes. Ahora, un equipo de investigadores está desarrollando un "laboratorio en un chip" que promete detectar el cáncer de pulmón, y posiblemente otros cánceres mortales, mucho antes, utilizando solo una pequeña gota de sangre de un paciente.
La prueba de sangre es mínimamente invasiva, económica y "ofrece una plataforma general para detectar exosomas de células cancerosas".

En el Real Sociedad de Química la revista Yong Zeng, profesora asistente de química en la Universidad de Kansas, y sus colegas informan sobre un estudio innovador que describe su invención.

Durante algún tiempo, los científicos se entusiasmaron con la idea de realizar pruebas de biomarcadores de enfermedades en "exosomas" (diminutas vesículas o bolsas de moléculas que las células, incluidas las cancerosas) liberan una y otra vez. Cuando los descubrieron por primera vez, los investigadores pensaron que los exosomas eran solo para deshacerse de los desechos celulares, pero ahora saben que también hacen otras cosas importantes, como llevar mensajes a otras células cercanas y lejanas.

El desafío, sin embargo, es desarrollar una tecnología lo suficientemente pequeña como para apuntar y analizar el contenido de los exosomas, principalmente ácidos nucleicos y proteínas, para encontrar biomarcadores únicos de la enfermedad. Esto se debe a que los exosomas son pequeños, de alrededor de 30 a 150 nanómetros de diámetro, mucho más pequeños, por ejemplo, que los glóbulos rojos.

Los métodos actuales para separar y analizar exosomas requieren varios pasos de ultracentrifugación, un procedimiento de laboratorio largo e ineficiente, como explica el profesor Zeng:

"No hay muchas tecnologías que sean adecuadas para el aislamiento eficiente y el perfil molecular sensible de exosomas. En primer lugar, los protocolos actuales de aislamiento de exosomas consumen mucho tiempo y son difíciles de estandarizar. En segundo lugar, los análisis convencionales posteriores a los exosomas recolectados son lentos y requieren grandes muestras, que es un revés clave en el desarrollo clínico de biomarcadores exosómicos ".

Ahora, usando tecnología de microfluidos, él y sus colegas han desarrollado un laboratorio en un chip que puede analizar el contenido de los exosomas dirigidos y detectar los primeros signos de cáncer mortal. Ya lo han probado con éxito en cáncer de pulmón.

El dispositivo Lab-on-a-chip usa muestras más pequeñas, es más rápido, más barato y más sensible

El nuevo dispositivo, que utiliza muestras mucho más pequeñas, promete producir resultados más rápidos, más baratos, con una mejor sensibilidad en comparación con los instrumentos de mesa convencionales, como el Prof. Zeng continúa explicando:

"Un lab-on-a-chip reduce las pipetas, los tubos de ensayo y los instrumentos de análisis de un moderno laboratorio de química en una oblea del tamaño de un microchip".

La tecnología detrás del dispositivo, conocida como microfluídica, salió de la nueva electrónica de semiconductores y ha estado bajo un intenso desarrollo desde la década de 1990, y agrega:

"Esencialmente, permite la manipulación precisa de volúmenes de fluido minúsculos de hasta una billonésima de litro o menos para llevar a cabo múltiples funciones de laboratorio, como la purificación de muestras, la ejecución de reacciones químicas y biológicas y la medición analítica".

A diferencia del cáncer de mama y de colon, no existe una herramienta de detección ampliamente aceptada para el cáncer de pulmón, que en la mayoría de los casos se diagnostica por primera vez en base a los síntomas que normalmente indican que la función pulmonar ya está deteriorada.

Para diagnosticar el cáncer de pulmón, los médicos deben realizar una biopsia: extraer un trozo de tejido del pulmón y enviarlo a un laboratorio para su análisis molecular. Rara vez es posible hacer esto en las primeras etapas, ya que los tumores son demasiado pequeños para detectarlos en los escáneres.

"Por el contrario, nuestra prueba de sangre es mínimamente invasiva, económica y más sensible, por lo que es adecuada para la detección de grandes poblaciones para detectar tumores en etapa inicial", dice el profesor Zeng, añadiendo que la técnica ofrece una plataforma general para detectar exosomas de Células cancerígenas. El equipo ya utilizó el dispositivo para detectar cáncer de ovario y, en teoría, dice el profesor Zeng, también debería aplicarse a otros tipos de cáncer.

"Nuestro objetivo a largo plazo es traducir esta tecnología en la investigación clínica de la implicación patológica de los exosomas en el desarrollo de tumores. Tal conocimiento ayudaría a desarrollar mejores biomarcadores predictivos y una terapia dirigida más eficiente para mejorar el resultado clínico", agrega.

El equipo ha recibido más fondos del Instituto Nacional del Cáncer en los Institutos Nacionales de Salud para desarrollar aún más el lab-on-a-chip.

En marzo de 2013, Noticias médicas hoy aprendí cómo otro equipo de científicos está desarrollando un laboratorio en un chip que se implanta debajo de la piel para rastrear los niveles de sustancias en la sangre y transmitir los resultados de forma inalámbrica a un teléfono inteligente u otro dispositivo receptor.

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