Investigadores de la Universidad de Michigan han desarrollado un método para detectar células tumorales circulantes en la sangre de pacientes con cáncer de páncreas y cáncer de pulmón.
El estudio fue publicado en Biosensores y Bioelectrónica.
A medida que se forman los tumores, arrojan células al torrente sanguíneo.
Aunque estas células tumorales circulantes superan en número a los millones de otras células sanguíneas, la detección temprana puede mejorar potencialmente los resultados del tratamiento.
Por ejemplo, el cáncer de páncreas tiene un mal pronóstico porque cuando se detecta, ya es demasiado tarde para tratarlo.
De manera similar, la tasa de detección del cáncer de pulmón, especialmente si reaparece después del tratamiento, también es baja.
Las técnicas de detección actuales de células tumorales circulantes incluyen el etiquetado de proteínas específicas en la superficie de las células tumorales con tintes fluorescentes.
Estas células teñidas se pueden detectar fácilmente en muestras de sangre.
Sin embargo, existen algunas desventajas.
Es posible que algunas células no tengan estas proteínas en su superficie y, por lo tanto, es posible que no se detecten.
La técnica también pierde información valiosa sobre lo que sucede dentro de las células cancerosas.
“Estas técnicas actuales normalmente implican métodos que matan las células cancerosas, impidiendo así que utilicemos esas células para futuras investigaciones”, dijo Sunitha Nagrath, profesora de ingeniería química.
“Nos dimos cuenta de que necesitábamos un método alternativo para identificar las células tumorales circulantes cuando están vivas”.
Para ello, los investigadores recurrieron a los bioláseres.
Aunque el método todavía implica teñir las células cancerosas con tintes, no las mata y, en lugar de depender de las proteínas de la superficie de las células, los investigadores pueden teñir algo que está allí integralmente, es decir, su núcleo.
Utilizando muestras de sangre de pacientes con cáncer de páncreas, los investigadores primero pasaron todas las células a través de un laberinto circular, llamado laberinto, en el que se separaron previamente las células tumorales circulantes, que son un poco más grandes que otros glóbulos blancos.
“Es como doblar una esquina en una bicicleta o en un camión: las fuerzas que se experimentan son muy diferentes. Como resultado, las células tumorales más grandes se concentran en lugares diferentes que los glóbulos blancos más pequeños”, dijo Nagarath.
Luego intercalaron las células tumorales entre dos piezas de vidrio y apuntaron con un láser de excitación una célula a la vez.
Cuando la excitación es lo suficientemente fuerte, las células emiten láseres y se denominan láseres celulares.
“La emisión láser de un láser celular es mucho más potente que la que obtenemos con las técnicas fluorescentes tradicionales”, afirmó Zudong (Sherman) Fan, profesor de ingeniería biomédica.
“Las imágenes de emisión láser también son diferentes: en la emisión de fluorescencia las células parecen esferas brillantes. Sin embargo, con un láser se pueden ver diferentes formas que proporcionan información sobre el ADN dentro de las células cancerosas. ¿Cómo se regula A?”.
Estas diferencias, sin embargo, son sutiles.
Entonces los investigadores recurrieron al aprendizaje automático para ayudar.
Utilizando un modelo clasificador láser de células profundas, pudieron seleccionar células de cáncer de páncreas con una precisión del 99 por ciento.
El modelo fue tan eficiente que, aunque fue entrenado con células de cáncer de páncreas, pudo identificar células de cáncer de pulmón sin necesidad de entrenamiento adicional.
“Aunque hay algunos grupos de investigación que trabajan con el bioláser, somos los primeros en utilizarlo para estudios clínicos sobre el cáncer y las células tumorales circulantes”, afirmó Fan.
En el futuro, el grupo está interesado en crear un dispositivo que pueda aislar las células cancerosas una vez detectadas.
“Con nuestro sistema, si desea recolectar células tumorales circulantes, debe quitar el espejo superior, que permite que la célula se mueva y luego puede detectarla”, dijo Fanlos.
“Queremos desarrollar un sistema en el que las células se muevan una por una a través del punto de excitación del láser y luego pasen a través de un dispositivo de clasificación de células que nos ayude a clasificar y recolectar las células para su posterior análisis”.
El equipo también planea utilizar los patrones de luz producidos por las células para comprender mejor qué tumores son más agresivos o resistentes al tratamiento.
“Todas estas células circulantes pueden ser muy diferentes entre sí”, dijo Naggarth. “Será útil identificar cómo cambian las células agresivas durante los ciclos de tratamiento”.
“Este trabajo no habría sido posible sin un equipo interdisciplinario”, añadió Nagarath.
