Biosensor rápido detecta la sensibilidad a fármacos en tumores de mama

La selección de quimioterapia para el cáncer de mama se ve dificultada por la heterogeneidad de las respuestas tumorales. Los ensayos convencionales de quimiosensibilidad pueden ser lentos, requieren grandes volúmenes de muestra y presentan dificultades con matrices biológicas complejas, lo que limita la toma de decisiones el mismo día.

Se necesitan métodos de perfilado rápidos y precisos que funcionen con una cantidad mínima de material sin procesar para orientar la planificación del tratamiento. Para abordar este desafío, los investigadores han creado un biosensor que identifica rápidamente la sensibilidad al paclitaxel en el cáncer de mama.

Los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei, pertenecientes a la Academia China de Ciencias, desarrollaron MetaRing, un biosensor de anillo plasmónico programable y robusto, basado en el efecto del anillo de café. Mediante el ajuste de la concentración de nanopartículas y la temperatura de evaporación, el sistema induce el ensamblaje determinista de nanopartículas en estructuras jerárquicas con nanogaps densos y estables. Estas características mejoran la estabilidad y la robustez de la detección en agua, tampones, medios ricos en proteínas y lisados celulares complejos.

MetaRing integra la espectroscopia Raman intensificada por superficie (SERS) para capturar huellas moleculares con alta sensibilidad, lo que permite la adquisición rápida de espectros metabólicos que reflejan las respuestas de las células tumorales al paclitaxel. El proceso requiere solo cantidades mínimas de material biológico y no utiliza marcadores, eliminando la necesidad de expandir cultivos celulares. En experimentos, la plataforma identificó de forma fiable firmas de sensibilidad al paclitaxel en líneas celulares de cáncer de mama resistentes al fármaco, modelos de xenoinjerto y tejidos de biopsia derivados de pacientes.

Combinado con una red neuronal convolucional (CNN) unidimensional ligera, MetaRing completó las evaluaciones de sensibilidad a fármacos en 10 minutos. El sistema alcanzó una precisión de clasificación superior al 92 % en una cohorte clínica utilizando espectros metabólicos derivados de SERS. El flujo de trabajo proporcionó resultados en minutos con una mínima cantidad de muestra.

El estudio se publicó en Biosensors and Bioelectronics. Según el equipo, este enfoque ofrece una estrategia práctica para evaluar rápidamente la sensibilidad al paclitaxel, lo que facilita la quimioterapia personalizada y aborda la variabilidad entre pacientes y la heterogeneidad tumoral. El equipo describe la plataforma como robusta en diversos entornos biológicos.