El cáncer cobra más de 10 millones de vidas cada año en todo el mundo. Las investigaciones muestran que la detección temprana del cáncer puede mejorar significativamente las posibilidades de supervivencia de un paciente. Y, sin embargo, carecemos de herramientas fiables y asequibles para la detección temprana.
Los científicos ahora están descubriendo que nuestros cuerpos pueden transportar señales de alerta temprana empaquetadas en pequeñas partículas parecidas a burbujas que circulan en fluidos corporales como la sangre.
En la Escuela de Ingeniería Schulich de la Universidad de Calgary, estamos desarrollando nueva tecnología para capturar estas partículas y leer sus señales. Nuestro trabajo reciente sugiere que las señales eléctricas de estas partículas podrían ofrecer una forma rápida y sin etiquetas de utilizarlas para aplicaciones de diagnóstico.
Nuestro objetivo es desarrollar pruebas sencillas y no invasivas para la detección temprana del cáncer.
Sarah Hasanpour Tamrin presenta una descripción general de su investigación durante la Cumbre Científica Falling Walls 2024 en Berlín. El desafío de la detección temprana
Cuando el cáncer se detecta antes, los médicos pueden iniciar el tratamiento antes. Esto ayuda a salvar más vidas y reducir los costos de atención médica tanto para las familias como para el sistema de atención médica.
Sin embargo, muchos cánceres todavía no se diagnostican hasta que se encuentran en una etapa avanzada. Esto suele deberse a que los pacientes son asintomáticos o descartan sus síntomas atribuyéndolos a causas menos graves.
Los médicos suelen utilizar pruebas de fluidos corporales para buscar señales de advertencia ocultas en personas que aún no muestran síntomas de la enfermedad. Estas pruebas buscan sustancias especiales (llamadas biomarcadores) que las células cancerosas liberan en los fluidos corporales como la sangre. Pero la mayoría de estos biomarcadores son raros y no duran mucho en el cuerpo durante las primeras etapas del cáncer. Por lo tanto, los análisis simples de sangre u orina son menos confiables para la detección temprana del cáncer.
Lo que se necesita es una herramienta sencilla que sea rentable y pueda detectar biomarcadores nuevos y más sólidos que las pruebas actuales no pueden detectar. Luego podría agregarse a la lista de pruebas que se realizan habitualmente en fluidos corporales.
Nuestro interés en este desafío comenzó con una simple pregunta: ¿Qué pasa si las células cancerosas ya nos están enviando señales silenciosas? ¿Mensajes que aún no hemos aprendido a escuchar? Aprender a detectar e interpretar estas señales podría permitir una detección más temprana y ayudar a cambiar la historia de los pacientes con cáncer.
Leyendo el lenguaje secreto del cáncer
Ya sea que estén sanas o no, las células de nuestro cuerpo se comunican constantemente, casi como si "hablaran" entre sí. Una forma de hacerlo es empaquetando mensajes en pequeñas partículas parecidas a burbujas conocidas como pequeñas vesículas extracelulares.
Las células se comunican enviando pequeñas partículas de mensajes de una célula a otra. (Sarah Hasanpour Tamrin)
Los mensajes de estas partículas pueden adoptar la forma de material genético y otras biomoléculas.
Estas partículas son liberadas por las células en los fluidos corporales, que, al igual que el sistema postal natural, las transportan y las entregan a las células objetivo, que leen los mensajes y responden a la información que se les proporciona. Si podemos capturar estas pequeñas partículas de los fluidos corporales y analizar su contenido, deberíamos darnos una instantánea de la salud de las células que las produjeron.
Cuando estas partículas son liberadas por las células cancerosas, transportan información relacionada con la enfermedad tanto en su interior como en su superficie. Lo que los hace particularmente prometedores para la detección temprana del cáncer es que pueden aparecer en los fluidos corporales mucho antes que otros biomarcadores utilizados tradicionalmente para detectar el cáncer. A menudo esto ocurre mucho antes de que comiencen los síntomas.
Este conocimiento llevó a nuestro equipo de la Universidad de Calgary a explorar formas de recolectar estas pequeñas partículas de los fluidos corporales y traducir sus mensajes en señales que podrían ayudar a los médicos a detectar el cáncer antes y tomar decisiones de tratamiento más tempranas y mejor informadas.
Nueva tecnología para capturar estas partículas
Aunque las pequeñas vesículas extracelulares son prometedoras para la detección temprana del cáncer, encontrar estas pequeñas partículas en los fluidos corporales no es sencillo. Son extremadamente pequeños, unas 500 veces más pequeños que un grano de polen típico, y se mezclan con muchos otros componentes en fluidos complejos como la sangre y la orina.
Como resultado, aislarlos de forma fiable, sin dañarlos ni perder información importante, es un gran desafío científico.
Un prototipo de dispositivo que utiliza fuerzas eléctricas suaves para separar y purificar estas pequeñas partículas de los fluidos biológicos. (Sarah Hasanpour Tamrin)
Una idea importante en este campo es estudiar estas partículas en su estado natural, sin añadir moléculas extrañas como anticuerpos como etiquetas que puedan cambiar sus propiedades. Como comentamos en el artículo de revisión, este enfoque ayuda a preservar las verdaderas señales que transportan estas partículas y permite un análisis más preciso.
Partiendo de esto, hemos desarrollado una nueva tecnología que utiliza las propiedades eléctricas naturales de estas partículas para capturarlas directamente de los fluidos corporales.
Esta tecnología recoge suavemente estas partículas utilizando fuerza eléctrica y almacena la información que contienen. Esto representa una nueva dirección en la forma en que estudiamos estas partículas para aplicaciones de diagnóstico. La tecnología está pendiente de patente.
De la investigación de laboratorio al impacto en el mundo real
Ahora estamos trabajando para llevar nuestra nueva tecnología, EXOSense, del laboratorio a herramientas de diagnóstico del mundo real.
EXOSense captura partículas diminutas y lee sus señales para ayudar a encontrar el cáncer más rápido. (Sarah Hasanpour Tamrin)
La plataforma EXOSense aún está en desarrollo y debe probarse con muestras de pacientes. Podría marcar una diferencia significativa en la vida de las personas mediante simples pruebas de biopsia líquida. Gran parte de nuestro trabajo se centra en el desarrollo de plataformas miniaturizadas, que utilizan tecnología de microfluidos, que sean fáciles de usar y rentables.
Este enfoque tiene como objetivo mejorar el acceso a herramientas de diagnóstico, particularmente en comunidades desatendidas con infraestructura de laboratorio limitada. Con el tiempo, esperamos que este trabajo conduzca a una nueva prueba que pueda detectar el cáncer de manera temprana usando solo una gota de biofluido y contribuir a reducir la carga del cáncer.
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