Nuevo diagnóstico combina sensores inhalables con prueba de orina para detección temprana del cáncer de pulmón

Se espera que el cáncer, en particular el cáncer de pulmón provocado por la contaminación y el tabaquismo, afecte cada vez más a las poblaciones de los países de ingresos bajos y medianos. Para detectar el cáncer de pulmón en sus etapas más tempranas y tratables, se recomienda que quienes fuman mucho, mayores de 50 años se realicen tomografías computarizadas anuales. Sin embargo, muchas personas en este grupo demográfico no se someten a estas exploraciones, y la alta tasa de falsos positivos de las exploraciones puede conducir a pruebas de seguimiento invasivas e injustificadas. Ahora, un método de diagnóstico innovador que combina la inhalación de sensores de nanopartículas con una simple prueba de orina puede detectar la presencia de un tumor. Este método innovador, que potencialmente podría reemplazar o complementar las tomografías computarizadas (TC) de dosis baja, podría ser especialmente prometedor para regiones con acceso limitado a la tecnología de TC.

Desarrollada por el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, Cambridge, MA, EUA), esta nueva tecnología es la culminación de una década de trabajo sobre nanosensores destinados al diagnóstico del cáncer y otras enfermedades. Estos nanosensores son nanopartículas de polímero recubiertas con un indicador, como un código de barras de ADN, que se separa de la partícula cuando encuentra proteasas, enzimas que a menudo se encuentran en niveles más altos en los tumores. Los indicadores resultantes se recogen en la orina para poder detectarlos fácilmente con una tira reactiva de papel. A diferencia de las versiones anteriores diseñadas para administración intravenosa, estos sensores para el diagnóstico de cáncer de pulmón se pueden inhalar, lo que los hace más accesibles y utilizables en entornos de bajos recursos. Los investigadores desarrollaron dos formulaciones de las partículas: una como solución para administración por nebulizador y otra como polvo seco para uso en inhalador. Una vez inhaladas y absorbidas en el tejido pulmonar, las partículas interactúan con las proteasas presentes. Estas proteasas, hiperactivas en los tumores, escinden los códigos de barras del ADN de los sensores, que luego circulan por el torrente sanguíneo hasta que se excretan en la orina.

Imagen: Los ingenieros han diseñado partículas de diagnóstico que pueden aplicarse en aerosol e inhaladas (Fotografía cortesía del MIT)

Para evitar la necesidad de espectrometría de masas, que podría no estar disponible en áreas de bajos recursos, los investigadores desarrollaron una prueba de flujo lateral para los códigos de barras, detectable mediante una tira reactiva de papel sin necesidad de pretratamiento o procesamiento de la muestra de orina. El sistema de diagnóstico se probó en modelos de ratón modificados genéticamente para desarrollar tumores de pulmón similares a los humanos. Los investigadores utilizaron un algoritmo de aprendizaje automático para analizar 20 sensores diferentes dirigidos a diversas proteasas. Identificaron un conjunto de cuatro sensores que podrían diagnosticar con precisión tumores de pulmón en etapa temprana. Si bien podrían ser necesarios más sensores para el diagnóstico humano, esto podría lograrse utilizando múltiples tiras de papel, cada una de las cuales detectaría diferentes códigos de barras de ADN. En el futuro, los investigadores pretenden probar sus sensores con muestras de biopsias humanas para confirmar su eficacia en la detección de cánceres humanos. También planean ensayos clínicos con pacientes humanos. Esta novedosa tecnología podría mejorar significativamente la detección del cáncer de pulmón en todo el mundo, especialmente en áreas con acceso limitado a tecnologías de imagen avanzadas, ofreciendo resultados en una sola visita.

“Realmente estábamos presionando para que este ensayo estuviera disponible en el punto de atención en entornos de bajos recursos, por lo que la idea era no realizar ningún procesamiento de muestra, no hacer ninguna amplificación, solo poder colocar la muestra directamente en el papel y léerlo en 20 minutos”, dijo Sangeeta Bhatia, profesora John y Dorothy Wilson de Ciencias y Tecnología de la Salud y de Ingeniería Eléctrica e Informática en el MIT. "La idea sería que usted venga y luego obtenga una respuesta sobre si necesita una prueba de seguimiento o no, y podríamos incorporar al sistema a pacientes que tienen lesiones tempranas para que puedan recibir cirugía curativa o medicamentos que salven vidas".

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MIT