Nuevo dispositivo de diagnóstico de cáncer mínimamente invasivo escucha a escondidas conversaciones de las células

Durante mucho tiempo, los científicos han comprendido que el ARN (ácido ribonucleico) sirve como mensajero interno dentro de las células, siguiendo las instrucciones del ADN para ayudar a las células a producir proteínas. Sin embargo, un descubrimiento reciente muestra que tipos específicos de ARN, denominados "ARN extracelular" o exARN, en realidad abandonan la célula. Estos exARN están encerrados en pequeñas estructuras portadoras y viajan a través de fluidos corporales, actuando como pequeños mensajes informativos en botellas. Estos exARN son increíblemente valiosos ya que podrían contener indicadores tempranos de enfermedades como el cáncer, las enfermedades cardíacas y el VIH. La detección de enfermedades mediante exARN podría ser más rápida, eficaz y económica que las técnicas actuales. Sin embargo, el desafío ha sido separar e interpretar estos exARN, ya que los métodos existentes, como filtros y centrifugadoras avanzados, no han tenido mucho éxito.

Un equipo de científicos de la Universidad de Notre Dame (Notre Dame, Indiana, EUA) ha creado un dispositivo innovador que utiliza un método ingenioso para "escuchar a escondidas" las conversaciones de las células. Este dispositivo del tamaño de la palma de la mano combina tecnologías existentes y emplea una combinación de niveles de pH y cargas eléctricas para segregar los portadores de exARN. La característica única aquí es que cada tipo de portador tiene su propio "punto isoeléctrico", un nivel de pH particular en el que no tiene carga positiva o negativa. Dentro del dispositivo fluye un chorro de agua que contiene propiedades especiales. En el lado izquierdo, el agua es muy ácida, similar al jugo de toronja. En el extremo opuesto de la corriente, el agua es extremadamente básica, con un pH similar al de una botella de amoníaco. Lo que es particularmente destacable del dispositivo es su capacidad para generar este gradiente de pH en la corriente sin añadir ningún producto químico, lo que lo hace rentable y ecológico.

Este gradiente es posible gracias a una membrana de dos caras impulsada por un chip diseñado a medida. Esta membrana divide el agua en dos tipos de iones: iones hidronio ácidos e iones hidróxido básicos, añadiendo un tipo diferente de ion a cada lado de la corriente. A medida que estas corrientes ácidas y básicas convergen, forman un gradiente de pH, muy parecido a cómo las corrientes frías y calientes forman lados fríos y calientes con un gradiente de temperatura en el medio de la corriente. Los investigadores ejecutaron los dos dispositivos en paralelo y utilizaron el aprendizaje automático para seleccionar el rango de pH ideal necesario para separar los portadores.

Lo que distingue a este método es la eficacia del gradiente de pH para segregar los portadores de exARN que flotan en la corriente. Cuando pasan a través del gradiente de pH, los diferentes tipos de portadores forman líneas a lo largo de sus puntos isoeléctricos, lo que facilita canalizarlos hacia salidas separadas. Los investigadores pudieron obtener muestras increíblemente puras (hasta un 97 %) utilizando menos de un mililitro de fluidos corporales como plasma sanguíneo, saliva u orina. Además, mientras que las mejores tecnologías actuales tardan alrededor de un día en separar muestras, este nuevo dispositivo logró la tarea en sólo 30 minutos.

"Las enfermedades no transmisibles son responsables de más del 70 por ciento de las muertes en todo el mundo, y las enfermedades cardiovasculares y el cáncer son responsables de la mayor parte de ese número", afirmó el becario postdoctoral Himani Sharma, que se desempeñó como líder del proyecto. "Nuestra tecnología muestra un camino para mejorar la forma en que los médicos diagnostican estas enfermedades, y eso podría salvar una enorme cantidad de vidas".

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Universidad de Notre Dame