Boletin
 
26 de abril de 2011 • Volumen 3 - Edición 5

Opciones

Dispositivo miniatura coloca la nanotecnología al servicio del diagnóstico oncológico

> Artículo en inglés

Un dispositivo para hacer pruebas diagnósticas en fase experimental podría ser una valiosa herramienta adicional al equipo utilizado en el diagnóstico anatomopatológico del cáncer, de acuerdo con nuevas investigaciones. El aparato de resonancia magnética nuclear en miniatura, o micro-NMR, puede diagnosticar cáncer en una hora utilizando unas cuantas miles de células de una muestra del paciente recogidas con jeringa y agujas finas.

Estudios clínicos iniciales realizados por investigadores del Hospital General de  Massachusetts (MGH) indican que el sistema micro-NMR, que puede identificar múltiples marcadores proteicos en células de una sola muestra del paciente, puede ser más preciso que los métodos diagnósticos convencionales.

Ilustración de células cancerosas (y de glóbulos blancos y rojos) pasando a través de una de las espirales de un dispositivo de resonancia magnética nuclear en miniatura utilizado para identificar un distintivo proteico del cáncer. (Imagen cortesía de H. Lee y R. Weissleder, del Hospital General de Massachusetts) Un dispositivo de resonancia magnética nuclear (RMN) en miniatura puede detectar células cancerosas (café oscuro) en una pequeña muestra de células del paciente. Las espirales generan campos magnéticos que estimulan las nanopartículas adheridas a los complejos de proteínas de anticuerpos, lo que resulta en señales de RMN que pueden utilizarse para identificar una proteína distintiva de cáncer. (Imagen cortesía de H. Lee y R. Weissleder, del Hospital General de Massachusetts)

La patología convencional, el actual método de referencia para diagnosticar muchos tipos de cáncer, no es perfecta. Se demora varios días en arrojar resultados, puede requerir de cirugía para extraer tejido suficiente, presenta dificultades técnicas y está sujeta a la interpretación humana. La biopsia para un estudio anatomopatológico convencional puede hacerse ya sea con cirugía abierta, la cual produce muestras que contienen miles de millones de células, o con una aguja fina o gruesa. El patólogo procesa y tiñe las muestras del tejido para examinarlas bajo el microscopio. Si hay suficiente tejido, puede utilizar la inmunohistoquímica para visualizar marcadores específicos de cáncer en cortes transversales de tejido.

El micro-NMR se basa en principios similares a los de las imágenes por resonancia magnética (IRMI) para detectar en las muestras del paciente nanopartículas adheridas a los anticuerpos, las cuales señalan marcadores biológicos (o biomarcadores) proteicos de los que se sabe guardan una relación con algunos tipos de cáncer. El médico puede operar el dispositivo portátil manteniendo al paciente en su cama a través de una suerte de teléfono inteligente que proyecta los resultados en la pantalla.

Sencillez, velocidad y sensibilidad

Las reacciones para enlazar las nanopartículas magnéticas recubiertas con anticuerpos a proteínas específicas se realizan a temperatura ambiente y el procesamiento de la muestra es rápido y sencillo, al decir de los investigadores. Además de que elimina el tiempo de espera, el procesamiento acelerado es una ventaja porque los experimentos han mostrado que los marcadores proteicos de las muestras se degradan con rapidez.

El micro-NMR probablemente no reemplace del todo a los estudios anatomopatológicos e histológicos, pero “sería un buen mecanismo para la clasificación de pacientes antes de que se les remita a procedimientos más invasivos”, dijo el doctor César Castro, oncólogo e investigador del MGH. El doctor Castro codirigió un estudio clínico reciente que fue el primero en evaluar el micro-NMR y las tecnologías con nanopartículas en muestras de pacientes.

El sistema completo del micro-NMR cuesta unos 200 dólares y apenas alcanza el tamaño de una caja de pañuelos desechables. El sistema fue creado por los doctores Hakho Lee y Ralph Weissleder, del Centro de Biosistemas del MGH, y es altamente sensible gracias a su tamaño miniatura y a los procesos químicos usados para unir las nanopartículas magnéticas a sus objetivos. El aparato puede medir concentraciones de marcadores tumorales individuales en una muestra de 1 microlitro que contenga unas 200 células y, a diferencia de las tecnologías que dependen de las propiedades ópticas, funciona con muestras opacas.

Ventajas para la práctica médica

De validarse en estudios clínicos más grandes, el sistema micro-NMR podría utilizarse no solo para diagnosticar cáncer sino para identificar a aquellos pacientes con posibilidad de beneficiarse de terapias dirigidas y para monitorizar su respuesta al tratamiento, dijo el doctor Castro. Al utilizarse para el diagnóstico, agregó, este método podría reducir el tiempo en que los pacientes se mantienen en un limbo a la espera de los resultados y proporcionar más información a los médicos, además de evitar procedimientos más invasivos y evitar la repetición de biopsias en pacientes que no lo necesitan.

“Una ventaja clave de esta técnica es la capacidad de observar múltiples marcadores al mismo tiempo”, dijo el doctor Piotr Grodzinski, director de la Oficina de Investigación en Nanotecnología Oncológica del NCI, la cual contribuyó al financiamiento de este trabajo. Esta capacidad de análisis simultáneo múltiple es importante “porque el cáncer es heterogéneo y no se caracteriza por un solo biomarcador”.

Los componentes del sistema micro-NMR, los cuales comprenden un imán en miniatura; sensores de microfluidos del tamaño de un chip y una interfase de teléfono inteligente (Imagen cortesía de C. Min, D. Issadore, R. Weissleder y H. Lee) El sistema de diagnóstico micro-NMR incluye un imán en miniatura (izq.); sensores de microfluidos del tamaño de un chip (centro); y una interfase a manera de "teléfono inteligente" de fácil uso (derecha). (Imagen cortesía de C Min, D. Issadore, R. Weissleder y H. Lee)

Los investigadores del MGH utilizaron el micro-NMR para medir los niveles de nueve marcadores identificados de cáncer en células obtenidas de biopsias por aspiración con aguja fina o lesiones más profundas, guiándose por exploración por TC o ecografía. Con base en un distintivo de cuatro proteínas, pudieron diagnosticar una variedad de cánceres epiteliales, como cáncer de pulmón, de mama, pancreático y gástrico, con una precisión de 96 por ciento.

En las muestras de 50 pacientes remitidos a biopsias clínicas, el panel de cuatro biomarcadores diagnosticó correctamente 48 casos: 44 de 44 neoplasias malignas y 4 de 6 lesiones benignas. En contraste, la citología y la histología convencional del análisis en muestras de los mismos pacientes tuvo un precisión de 74 y 84 por ciento, respectivamente. Los diagnósticos se confirmaron de manera independiente utilizando una combinación de datos clínicos, imaginológicos y anatomopatológicos.

El próximo paso para el doctor Castro y sus colegas será refinar el sistema para identificar tipos específicos de cáncer. “Nuestra primera misión será adaptar la prueba con biomarcadores específicos de cáncer de ovario y, para este estudio, estamos inscribiendo a pacientes que reciben tratamiento en el Centro de Oncología Ginecológica Gillette del MGH”, señaló el doctor Castro. Los investigadores esperan aplicar la tecnología a sangre y otros fluidos, como en la  ascitis, donde las células tumorales son escasas, y también siguen explorando otras aplicaciones oncológicas.

Posibilidades para la medicina individualizada

Muchas empresas e investigadores oncológicos reconocen la necesidad de contar con herramientas diagnósticas que podrían ser utilizadas en conjunto con terapias dirigidas, y en una variedad de estudios clínicos para crear estos tratamientos.

“Para aprovechar por completo las posibilidades de los tratamientos oncológicos personalizados, se requerirán métodos no invasivos para analizar genes y proteínas en el tumor o el suero del paciente, los que se pueden usar en tiempo real para determinar el mejor tratamiento o la mejor combinación de tratamientos”, dijo el doctor Roy Herbst, quien recientemente asumió el cargo de jefe de oncología médica del Centro Médico Yale. “Creo que este sistema (micro-NMR) es un claro ejemplo de un paso en la dirección correcta”.

“Con este dispositivo, tenemos una gran posibilidad de comenzar a hacer preguntas más refinadas y elaboradas en la investigación clínica”, indicó el doctor Castro. Dado que la tecnología del micro-NMR es sensible y mínimamente invasiva, explicó, podría utilizarse en estudios clínicos que requieren tomas continuas de muestras tumorales en varias etapas. Por ejemplo, los investigadores podrían usar micro-NMR para identificar y validar nuevos biomarcadores tumorales para uso clínico o analizar los cambios que sufren estos durante el curso del tratamiento.

“Consideramos que se trata de una plataforma tecnológica porque los biomarcadores son muy intercambiables”, explicó el doctor Castro. “De manera que, conforme avanza la ciencia y obtenemos más información de los médicos y los laboratorios de diferentes lugares, podremos responder a estas situaciones”.

Elia Ben-Ari

< Sección anterior  |  Siguiente sección >