La mayoría del cáncer de ovario se diagnostica en etapas tan tardías que las tasas de supervivencia de las pacientes son pobres. Sin embargo, si el cáncer se detecta antes, las tasas de supervivencia a cinco años pueden ser mayores al 90 por ciento.
Ahora, los ingenieros del MIT han desarrollado una forma mucho más sensible para revelar tumores de ovario: en pruebas en ratones, pudieron detectar tumores compuestos por nódulos de menos de 2 milímetros de diámetro. En humanos, eso podría traducirse en la detección de tumores alrededor de cincomeses antes de lo que es posible con los análisis de sangre existentes, dicen los investigadores.
La nueva prueba utiliza un "biomarcador sintético", una nanopartícula que interactúa con proteínas tumorales para liberar fragmentos que pueden detectarse en la muestra de orina de un paciente. Este tipo de prueba puede generar una señal mucho más clara que los biomarcadores naturales encontrados encantidades muy pequeñas en el torrente sanguíneo del paciente.
"Lo que hicimos en este documento es diseñar nuestro sensor para que sea aproximadamente 15 veces mejor que una versión anterior, y luego lo comparó con un biomarcador de sangre en un modelo de ratón de cáncer de ovario para demostrar que podemos vencerlo", dice SangeetaBhatia, profesor de Ciencias y Tecnología de la Salud e Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación de John y Dorothy Wilson, miembro del Instituto Koch para la Investigación Integral del Cáncer y el Instituto de Ingeniería y Ciencia Médicas del MIT, y el autor principal del estudio.
Este enfoque también podría adaptarse para trabajar con otros tipos de cáncer. En este documento, que aparece en la edición del 10 de abril de Ingeniería biomédica de la naturaleza , los investigadores demostraron que pueden detectar tumores colorrectales que hicieron metástasis en el hígado.
Los autores principales del artículo son Esdoc Kwon y el estudiante de posgrado Jaideep Dudani.
biomarcadores sintéticos
Bhatia informó por primera vez la estrategia de diagnosticar cáncer con biomarcadores sintéticos en 2012. Este método mide la actividad de las enzimas de corte de proteínas llamadas endoproteasas, que están formadas por tumores para ayudar a reclutar vasos sanguíneos e invadir los tejidos circundantes para que el cáncer pueda crecer y diseminarse.
Para detectar este tipo de enzima, los investigadores diseñaron nanopartículas recubiertas con pequeños fragmentos de proteínas llamados péptidos que pueden ser escindidos por proteasas particulares llamadas MMP. Después de ser inyectadas en un ratón, estas partículas se acumulan pasivamente en el sitio del tumor. Las MMP cortan los péptidospara liberar pequeños fragmentos de reportero, que luego se filtran por el riñón y se concentran en la orina, donde se pueden detectar utilizando varios métodos, incluida una simple prueba en papel.
En un artículo publicado en 2015, los investigadores crearon un modelo matemático de este sistema, para comprender varios factores, como cómo circulan las partículas en el cuerpo, cuán eficientemente encuentran la proteasa y a qué velocidad la proteasa escinde los péptidos.Este modelo mostró que para detectar tumores de 5 milímetros de diámetro o menos en humanos, los investigadores necesitarían mejorar la sensibilidad del sistema en al menos un orden de magnitud.
En el estudio actual, los investigadores utilizaron dos nuevas estrategias para aumentar la sensibilidad de su detector. La primera fue optimizar la longitud del polímero que une los péptidos a la nanopartícula. Por razones que aún no se comprenden completamente, cuando la correa estáuna longitud particular, las proteasas específicas escinden péptidos a una velocidad mayor. Esta optimización también disminuye la cantidad de escisión de fondo por una enzima no objetivo.
En segundo lugar, los investigadores agregaron a las nanopartículas una molécula dirigida conocida como péptido penetrante de tumores, lo que hace que se acumulen en el tumor en mayor número y aumenta la cantidad de péptidos escindidos que terminan secretados en la orina.
Al combinar estos dos refinamientos, los investigadores pudieron aumentar la sensibilidad del sensor 15 veces, lo que demostraron que era suficiente para detectar el cáncer de ovario compuesto por tumores pequeños 2 milímetros de diámetro en ratones. También probaron este enfoqueen el hígado, donde pudieron detectar tumores que se originaron en el colon. En los humanos, el cáncer de colon a menudo se disemina al hígado y forma tumores pequeños que son difíciles de detectar, similares a los tumores de ovario.
diagnóstico anterior
Actualmente, los médicos pueden buscar biomarcadores sanguíneos producidos por tumores de ovario, pero estos marcadores no se acumulan en concentraciones lo suficientemente grandes como para ser detectados hasta que los tumores tienen aproximadamente 1 centímetro de diámetro, aproximadamente ocho a 10 años después de su formación. Otro diagnósticoLa herramienta, la ecografía, también se limita a los tumores de ovario que tienen 1 centímetro de diámetro o más.
Poder detectar un tumor cinco meses antes, lo que los investigadores del MIT creen que su nueva técnica podría hacer, podría marcar una diferencia significativa para algunos pacientes.
En este documento, los investigadores también mostraron que podían detectar proteasas de enfermedades en microarrays de muchas células tumorales tomadas de diferentes pacientes con cáncer. Esta estrategia podría ayudar a los investigadores a determinar qué péptidos usar para diferentes tipos de cáncer, e incluso parapacientes individuales.
"El tumor de cada paciente es diferente, y no todos los tumores serán susceptibles de atacar con la misma molécula", dice Bhatia. "Esta es una herramienta que nos ayudará a explotar la modularidad de la tecnología y personalizar las formulaciones".
Los investigadores ahora investigan más la posibilidad de utilizar este enfoque en otros tipos de cáncer, incluido el cáncer de próstata, donde podría usarse para distinguir los tumores más agresivos de los que crecen mucho más lentamente, dice Bhatia.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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