Una prueba de orina simple y sensible desarrollada por los ingenieros de Imperial y MIT ha producido un cambio de color en la orina para indicar el crecimiento de tumores en ratones.
Las herramientas que detectan el cáncer en sus primeras etapas pueden aumentar la supervivencia del paciente y la calidad de vida. Sin embargo, los enfoques de detección del cáncer a menudo requieren equipos costosos y viajes a la clínica, lo que puede no ser factible en áreas rurales o en desarrollo con poca infraestructura médica.Por lo tanto, el campo emergente de los diagnósticos en el punto de atención está trabajando en pruebas más baratas, más rápidas y más fáciles de usar.
Un par internacional de laboratorios de ingeniería ha desarrollado una herramienta que cambia el color de la orina del ratón cuando hay cáncer de colon. Los resultados de la prueba rápida y no invasiva de cáncer se publican hoy en Nanotecnología de la naturaleza .
La tecnología de etapa inicial, desarrollada por equipos liderados por la profesora de Imperial Molly Stevens y la profesora del MIT y la investigadora del Instituto Médico Howard Hughes, Sangeeta Bhatia, funciona inyectando nanosensores en ratones, que son cortados por enzimas liberadas por el tumor, conocidas como proteasas.
Cuando las proteasas rompen los nanosensores, pasan a través del riñón y pueden verse a simple vista después de un análisis de orina que produce un cambio de color azul.
Los investigadores aplicaron esta tecnología a ratones con cáncer de colon y descubrieron que la orina de los ratones con tumor se vuelve azul brillante, en relación con las muestras de prueba tomadas de ratones sanos.
El profesor Stevens, del Departamento de Materiales y Bioingeniería de Imperial, dijo: "Al aprovechar una reacción química que produce un cambio de color, esta prueba se puede administrar sin la necesidad de instrumentos de laboratorio costosos y difíciles de usar".
"La lectura simple podría ser capturada por una imagen de teléfono inteligente y transmitida a cuidadores remotos para conectar a los pacientes con el tratamiento"
Señales de detección
Cuando los tumores crecen y se propagan, a menudo producen señales biológicas conocidas como biomarcadores que los médicos usan para detectar y rastrear enfermedades. Sin embargo, no todos los biomarcadores juegan un papel activo en el crecimiento tumoral, y la mayoría están presentes en cantidades tan pequeñas que puedenser desafiante de encontrar
Una familia de proteínas tumorales conocidas como metaloproteinasas de matriz MMP ha llamado la atención como biomarcadores potenciales, ya que estas enzimas ayudan a promover el crecimiento y la propagación de tumores al masticar los andamios de tejido que normalmente mantienen las células en su lugar.
Muchos tipos de cáncer, incluidos los tumores de colon, producen altos niveles de varias enzimas MMP, incluida una llamada MMP9.
En este estudio, el equipo de Imperial-MIT desarrolló nanosensores donde los nanoclusters de oro ultra pequeños AuNC se conectaron a un portador de proteínas a través de enlaces que se rompen por los MMP9
Para desarrollar la prueba de orina que cambia de color, los investigadores utilizaron dos propiedades de AuNC: su tamaño muy pequeño <2 nanómetros y su capacidad para causar un cambio de color azul cuando se trata con un sustrato químico y peróxido de hidrógeno.
Los investigadores diseñaron los complejos de proteína AuNC para desmontar después de ser cortados por MMP en el microambiente tumoral o en la sangre. Cuando se rompen, los AuNC liberados viajan a través de la sangre y son lo suficientemente pequeños como para filtrarse a través de los riñones hacia la orina.
En ratones sanos sin niveles altos de MMP, los complejos permanecen intactos y son demasiado grandes para pasar a la orina. Si los AuNC se han concentrado en la orina, una prueba química producirá un cambio de color azul que es visible a simple vista.
Para este estudio, los investigadores desarrollaron sensores que están separados por MMP particulares y los probaron en ratones. Los investigadores demostraron que su prueba de cambio de color podía detectar con precisión qué muestras de orina provenían de ratones con tumores de colon en un estudio de 28 ratones inyectadoscon los sensores, donde 14 ratones estaban sanos y 14 tenían tumores.
Dentro de la media hora del tratamiento químico, solo la orina de los ratones con tumores de colon tenía un color azul intenso. Por el contrario, la orina de los ratones de control sanos no mostró ningún cambio de color.
El equipo también diseñó las superficies de AuNC para que el sistema inmunitario no las vea para evitar reacciones inmunitarias o efectos secundarios tóxicos, y para evitar que se adhieran abundantes proteínas séricas, lo que haría que los nanosensores fueran demasiado grandes para que el filtro los filtreriñones
Durante un seguimiento de cuatro semanas después de la administración de nanosensores, los ratones no mostraron signos de efectos secundarios, y no hubo evidencia de que el complejo proteína-sensor o AuNC libres permanecieran en los cuerpos de los ratones.
El coautor, el Dr. Colleen Loynachan, del Departamento de Materiales de Imperial, dijo: "Los AuNC son similares a los materiales ya utilizados en la clínica para obtener imágenes de tumores, pero aquí estamos aprovechando sus propiedades únicas para brindarnos información adicional sobreenfermedad. Sin embargo, todavía se necesita mucha optimización y pruebas antes de que la tecnología pueda ir más allá del laboratorio ".
Diagnóstico accesible
A continuación, el equipo trabajará para aumentar la especificidad y la sensibilidad de los sensores probándolos en modelos animales adicionales para investigar la precisión y seguridad del diagnóstico.
"Las proteasas desempeñan funciones funcionales en una serie de enfermedades como el cáncer, enfermedades infecciosas, inflamación y trombosis", dijo la coautora del estudio, Ava Soleimany, de Harvard y MIT. "Diseñando versiones de nuestros sensores que pueden ser cortadas pordiferentes proteasas, podríamos aplicar esta prueba basada en el color para detectar una diversidad de condiciones "
Los investigadores ahora están trabajando en una formulación que es más fácil de administrar e identificando formas de hacer que los sensores respondan a múltiples biomarcadores para distinguir entre el cáncer y otras enfermedades.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Imperial College de Londres . Original escrito por Caroline Brogan. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :