Investigadores de la Universidad de Nagoya, Japón, han desarrollado un dispositivo microfluídico basado en nanocables que dicen que puede mejorar la detección y el análisis de vesículas extracelulares (VE) asociadas al cáncer en muestras de sangre. El nuevo dispositivo utiliza nanocables de óxido de zinc modificados con anticuerpos para capturar selectivamente los VE vinculados al cáncer mientras se conservan tanto sus proteínas de superficie como sus microARN internos, que luego se pueden analizar. Los hallazgos, publicados en la revista Device, indican que un nuevo dispositivo podría mejorar potencialmente las biopsias líquidas para el cáncer de ovario, así como para otros cánceres.
“En este estudio, desarrollamos un dispositivo microfluídico de nanohilo capaz de capturar selectivamente los vehículos eléctricos asociados al cáncer con alta eficiencia, mientras suprime la adsorción inespecífica a través de una simple modificación química”, dijo el autor principal Takao Yasui, PhD, profesor de la escuela de posgrado de ingeniería de la Universidad de Nagoya. “También demostramos que este enfoque mantiene intactas tanto las proteínas de la membrana EV como los microARN internos, mostrando un gran potencial para el análisis altamente sensible de los estados cancerígenos”.
Los EV son una clase emergente de analitos porque llevan carga molecular como ARN mensajeros, microARN y proteínas de membrana que reflejan las células de las que se originan. Hasta la fecha, sin embargo, ha habido desafíos para encontrar la manera de aislar los vehículos eléctricos de fluidos biológicos complejos.
Según los investigadores, las técnicas para aislar los EV como la ultracentrifugación, la cromatografía de exclusión de tamaño y la precipitación basada en polímeros pueden llevar mucho tiempo, requerir grandes volúmenes de muestra y proporcionar una especificidad limitada. Estos métodos tampoco distinguen de forma fiable entre los subtipos de vehículos eléctricos.
Anteriormente, los investigadores del laboratorio Yasui habían desarrollado dispositivos de nanoalambre de óxido de zinc capaces de enriquecer eficientemente los vehículos eléctricos a través de interacciones de carga y enlaces de hidrógeno. Además, los investigadores señalaron que los nanocables de óxido de zinc recubiertos de policetona mejoraron la eficiencia y la pureza del aislamiento EV dentro de un sistema microfluídico diseñado para el diagnóstico del cáncer. Esos hallazgos llevaron al equipo a explorar si la química de la policetona podría proporcionar un método más controlado de unión de anticuerpos a los nanocables.
Para hacer esto, el equipo desarrolló una plataforma basada en poliquetonas funcionalizadas con éster de N-hidroxisuccinimida, conocidas como pKNHS. Sintetizaron seis variantes de pKNHS con diferentes longitudes de cadena y descubrieron que pKNHS 4.2 proporcionaba la combinación más efectiva de estabilidad de nanocables e inmovilización de anticuerpos.
La tecnología se evaluó por primera vez utilizando células de cáncer de mama cultivadas. Los nanocables libres de anticuerpos capturaron aproximadamente el 65% de los vehículos eléctricos CD9 positivos, mientras que los nanocables conjugados con anticuerpos CD9 capturaron una eficiencia de aproximadamente el 90 %.
A continuación, la plataforma estaba probando utilizando anticuerpos dirigidos contra los marcadores asociados al cáncer de ovario CLDN3, FOLR1 y TROP2. Estos nanocables modificados recuperaron selectivamente los VE de las células de cáncer de ovario y posteriormente se utilizaron para aislar los los VE de muestras de suero en sangre obtenidas de seis pacientes con carcinoma de ovario seroso de alto grado y seis individuos sin cáncer.
El análisis de los VE capturados mostró distintos patrones de microARN de los VE recogidos de pacientes con cáncer en comparación con los de las personas sin cáncer. En total, el equipo identificó 126 microARN compartidos entre los VE capturados utilizando los tres marcadores de cáncer de ovario. También encontraron poblaciones únicas de microARN vinculadas a cada marcador, incluyendo 40 asociados con CLDN3, 37 con FOLR1 y 45 con TROP2.
El sistema también facilitó el análisis tanto de las proteínas de membrana EV como de los microARN encapsulados, lo que podría a los científicos comprender mejor las relaciones entre los marcadores de superficie y la carga molecular asociada.
El trabajo futuro se centrará en comparar la tecnología con los métodos de diagnóstico clínico existentes y ampliar su capacidad para capturar subpoblaciones de vehículos eléctricos adicionales. El objetivo a largo plazo es aplicar el enfoque a las biopsias líquidas no invasivas y al diagnóstico precoz en una variedad de tipos de cáncer.
FUENTE: Inside Precision Medicine
