Investigadores de la Universidad de Michigan han desarrollado una forma de detectar células tumorales en el torrente sanguíneo de pacientes con cáncer de páncreas y cáncer de pulmón.
El estudio fue publicado Biosensores y Bioelectrónica.
A medida que los tumores se desarrollan, arrojan células al torrente sanguíneo.
Aunque estas células tumorales circulantes superan en número a los millones de otras células sanguíneas, su detección temprana puede mejorar potencialmente los resultados del tratamiento.
Por ejemplo, el cáncer de páncreas tiene un mal pronóstico porque cuando se detecta ya es demasiado tarde para tratarlo.
De manera similar, la tasa de detección del cáncer de pulmón, especialmente si reaparece después del tratamiento, también es baja.
Las técnicas actuales de detección de células tumorales circulantes implican marcar proteínas específicas en la superficie de las células tumorales con tintes fluorescentes.
Estas células teñidas se detectan fácilmente en muestras de sangre.
Sin embargo, existen algunas desventajas.
Es posible que algunas células no tengan esa proteína en su superficie y, por lo tanto, es posible que no se detecten.
Las técnicas también pierden información valiosa sobre lo que sucede dentro de la célula cancerosa.
“Estas técnicas existentes normalmente implican procedimientos que matan las células cancerosas, impidiendo así que utilicemos estas células para futuras investigaciones”, dijo Sunitha Nagarath, profesora de ingeniería química.
“Nos dimos cuenta de que necesitábamos una forma alternativa de detectar células tumorales circulantes mientras estaban vivas”.
Para ello, los investigadores recurrieron a los bioláseres.
Aunque el método todavía tiñe las células cancerosas con un tinte, no las mata y, en lugar de depender de las proteínas de la superficie celular, los investigadores pueden teñir algo que es integral para todas las células: su núcleo.
Utilizando muestras de sangre de pacientes con cáncer de páncreas, los investigadores primero hicieron pasar todas las células a través de un laberinto circular, llamado laberinto, que previamente separó las células tumorales circulantes, que son un poco más grandes que otros glóbulos blancos.
“Es como conducir una curva en bicicleta o en un camión: las fuerzas que se sienten son muy diferentes. Como resultado, las células tumorales más grandes se concentran en lugares diferentes que los glóbulos blancos más pequeños”, dijo Nagarath.
Luego intercalaron células tumorales entre dos espejos y dispararon un láser de excitación a una célula a la vez.
Cuando la excitación es lo suficientemente fuerte, las células emiten láseres y se denominan láseres celulares.
“La emisión láser de los láseres celulares es mucho más poderosa que la que obtenemos de las técnicas fluorescentes tradicionales”, dijo Judong (Sherman) Fan, profesor de ingeniería biomédica.
“Las imágenes de emisión láser también son diferentes: las células parecen esferas brillantes en la emisión de fluorescencia. Sin embargo, con un láser se pueden ver diferentes formas que proporcionan información sobre cómo está organizado el ADN dentro de la célula cancerosa”.
Estas diferencias, sin embargo, son sutiles.
Por lo tanto, los investigadores han recurrido al aprendizaje automático en busca de ayuda.
Utilizando un modelo de clasificador láser de células profundas, pudieron clasificar correctamente las células de cáncer de páncreas el 99% de las veces.
El modelo fue tan eficaz que, aunque fue entrenado con células de cáncer de páncreas, pudo detectar células de cáncer de pulmón sin necesidad de ningún entrenamiento adicional.
“Aunque hay algunos grupos de investigación que trabajan con el bioláser, somos los primeros en utilizarlo para estudios clínicos sobre células cancerosas y tumorales circulantes”, dijo Fan.
En el futuro, el grupo está interesado en desarrollar un dispositivo que pueda aislar las células cancerosas una vez detectadas.
“Con nuestro sistema, si desea recolectar células tumorales circulantes, debe quitar el espejo superior, lo que hace que la célula se mueva, y luego se le pierde la pista”, dijo Fan.
“Queremos desarrollar un sistema en el que las células pasen una por una a través del punto de excitación del láser y luego pasen a través de un dispositivo de clasificación de células que nos ayude a clasificar y recolectar las células para su posterior análisis”.
El equipo planea utilizar los patrones de luz generados por las células para comprender mejor qué tumores son más agresivos o resistentes al tratamiento.
“Todas estas células circulantes pueden ser muy diferentes entre sí”, dijo Nagrath. “Será útil identificar cómo cambian las células invasivas durante el ciclo de tratamiento”.
“Este trabajo no habría sido posible sin un equipo interdisciplinario”, añadió Nagrath.