"Investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia (EEUU) han
desarrollado un dispositivo de células impresas en 3D que permite
capturar las células sanguíneas para aislar, filtrar y detectar células
cancerosas entre el torrente sanguíneo a través de una muestra de
sangre.
El trabajo, publicado en la revista 'Lab on a Chip', podría avanzar
en el objetivo del tratamiento personalizado del cáncer al permitir la
separación rápida y de bajo costo de las células tumorales que circulan
en el torrente sanguíneo.
El objetivo de esta 'trampa celular' es atrapar los glóbulos blancos,
que son aproximadamente del tamaño de las células cancerosas, y filtrar
los glóbulos rojos más pequeños, dejando a la luz las células
tumorales; lo cual podría usarse para diagnosticar la enfermedad,
proporcionar una advertencia temprana de recurrencia y permitir la
investigación sobre el cáncer en proceso de metástasis.
"Aislar las células tumorales circulantes de las muestras de sangre
completa ha sido un desafío, porque estamos buscando un puñado de
células cancerosas mezcladas con miles de millones de glóbulos rojos y
blancos normales", ha asegurado el profesor asistente en la Escuela de
Electricidad de Georgia Tech e Ingeniería Informática (ECE), A. Fatih
Sarioglu.
El investigador ha explicado que con este dispositivo, se puede
procesar un volumen de sangre "clínicamente relevante" capturando casi
todos los glóbulos blancos y luego filtrando los glóbulos rojos por
tamaño. "Eso nos deja con células tumorales no dañadas que pueden
secuenciarse para determinar cada tipo de cáncer específico y las
características únicas del tumor de cada paciente", ha completado.
Otros intentos de capturar células tumorales circulantes han
intentado extraerlas de la sangre utilizando tecnología microfluídica
que reconoce marcadores de superficie específicos en las células
cancerosas. Pero debido a que el cáncer puede cambiar con el tiempo, las
células malignas no pueden reconocerse con certeza. E incluso si pueden
capturarse, las células tumorales deben eliminarse de los canales
tortuosos del dispositivo y separarse del antígeno sin causar daño.
Sarioglu y sus colaboradores, incluido el estudiante graduado de ECE y
primer autor Chia-Heng Chu, decidieron adoptar un enfoque diferente,
construyendo trampas impresas en 3D con antígenos para capturar los
glóbulos blancos en una muestra. Las 'trampas' impresas en 3D
permitieron a los investigadores expandir en gran medida el área de la
superficie para capturar los glóbulos blancos a medida que pasan en las
muestras de sangre.
Los canales de fluidos en zigzag, algunos de hasta medio metro de
largo, aumentan la probabilidad de que cada glóbulo blanco entre en
contacto con una pared del canal. "Los dispositivos microfluídicos
habituales tienen una sola capa con alturas de canal de 50 a 100 micras.
Son gruesos, pero la mayoría son de plástico vacío. El uso de la
impresión 3D nos libera del canal único y nos permite crear muchos
canales en tres dimensiones que utilizan mejor el espacio", ha asegurado
Sarioglu.
Si bien la impresión 3D permitió un aumento en la densidad del canal,
eso conllevó un desafío significativo: los dispositivos microfluídicos
anteriores podrían diseñarse con canales grabados para transportar la
sangre, pero con los procesos de impresión 3D que se fabrican capa por
capa, los canales tenían que llenarse con cera para permitir que se
construyeran más canales sobre ellos. La estructura tortuosa del canal,
diseñada para maximizar la interacción de la pared celular, hizo
prácticamente imposible sacar la cera después de la fabricación.
La solución fue diseñar trampas de células que encajen en
centrifugadoras estándar diseñadas para hilar muestras para separación.
Las trampas se calentaron en la centrífuga y luego se hicieron girar
para permitir que la cera fundida se escapase. Después de eliminar la
cera líquida, los canales recibieron el recubrimiento de antígeno.
Después de extraerse los glóbulos blancos, los glóbulos rojos más
pequeños pasan a través de un filtro comercial simple que atrapa las
células cancerosas y los glóbulos blancos restantes. Las células
tumorales se pueden eliminar del filtro, que está integrado en el
dispositivo impreso en 3D.
El procesamiento mínimo de las muestras de sangre es una meta para el
proyecto de poner el proceso a disposición de clínicas y hospitales sin
requerir habilidades técnicas especializadas. Un menor procesamiento
también reduce el riesgo de daño a las células tumorales y minimiza
otros cambios celulares que podrían sesgar la evaluación.
Los investigadores probaron su enfoque al agregar células cancerosas a
la sangre extraída de personas sanas. Como sabían cuántas células se
agregaron, pudieron saber cuántas deberían extraer, y el experimento
mostró que la trampa podía capturar alrededor del 90 por ciento de las
células tumorales. Las pruebas posteriores de muestras de sangre de
pacientes con cáncer de próstata aislaron células tumorales de una
muestra de sangre completa de 10 mililitros.
Las pruebas incluyeron células de cáncer de próstata, mama y ovario,
pero Sarioglu cree que el dispositivo capturará células tumorales
circulantes de cualquier tipo de cáncer porque el mecanismo de
extracción se dirige a las células sanguíneas en lugar de a las células
cancerosas.
Los siguientes pasos serán estrechar los canales en el dispositivo,
probar la extracción de glóbulos blancos sin el uso de biotina, aumentar
el porcentaje de extracción de glóbulos blancos y conectar trampas de
células para aumentar la capacidad de captura. "Esperamos que esta sea
realmente una herramienta habilitadora para los médicos", ha confiado
Sarioglu.
"En nuestro laboratorio, la mentalidad siempre es traducir nuestra
investigación al hacer que el dispositivo sea lo suficientemente simple
como para ser utilizado en hospitales, clínicas y otras instalaciones
que ayudarán a diagnosticar enfermedades en los pacientes", ha afirmado." (Imprimalia, 04/11/19)
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