Biosensores utilizan análisis de orina no invasivos e IA para evaluación rápida del tratamiento del cáncer

Los inhibidores del bloqueo del punto de control inmunitario (ICB, por sus siglas en inglés) han transformado el tratamiento del cáncer y se han convertido en la terapia de primera línea para una amplia gama de tumores malignos porque funcionan mejor que el estándar de atención anterior. Sin embargo, menos del 25 % de los pacientes se benefician de estos medicamentos y también puede ser difícil saber de manera oportuna si el tratamiento está funcionando. Un sistema recientemente desarrollado de biosensores sintéticos ahora permitirá que un paciente y un médico aprendan rápidamente si una terapia ICB está funcionando mediante el uso de análisis de orina no invasivos e inteligencia artificial (IA).

El fármaco ICB activa las células T protectoras, que atacan el tumor en masa. Las células T lo matan con una secreción letal de proteasas llamadas granzimas, parte de la misma clase de enzimas que se encuentran en el estómago y que se utilizan para digerir los alimentos. Para su estudio, los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia (Atlanta, GA, EUA) desarrollaron sensores para detectar proteasas tanto de células T como tumorales (los tumores también secretan un tipo de proteasa) durante el tratamiento con ICB. Los sensores se conectan al fármaco ICB que se dirige hacia el entorno del tumor después de la inyección. Cuando llegan a su destino, las proteasas producidas por las células T y las células tumorales activan los sensores, lo que desencadena la liberación de indicadores fluorescentes de señalización que están diseñados para concentrarse en la orina. Una segunda forma de leer los reporteros de biosensores implica técnicas de inteligencia artificial y aprendizaje automático para identificar patrones de señales que discriminen entre las diferentes formas en que el fármaco puede fallar. Los biosensores pueden decir si el fármaco está funcionando y pueden discriminar entre dos mecanismos de resistencia intrínseca, ambos debidos a mutaciones en diferentes genes que codifican proteínas.

"Razonamos, si los pacientes responden al fármaco, significa que estas células T están produciendo proteasas, y si no responden, estas proteasas no están presentes, por lo que las células T no están activas", dijo Gabe Kwong, profesor asociado. en el Departamento de Ingeniería Biomédica Wallace H. Coulter en Georgia Tech y la Universidad de Emory. “Básicamente, estas señales se diluirían en la sangre y serían muy difíciles de detectar, pero todo, desde la sangre, se filtra a través de los riñones. Entonces, cuando observamos la orina, obtenemos señales muy concentradas, que aumentan o disminuyen, según si los pacientes responden o no”.

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Instituto de Tecnología de Georgia