Ingenieros del MIT han creado una nueva nanopartícula de diagnóstico para el cáncer.
Puede detectar proteínas cancerosas mediante una prueba de orina y también puede localizar la ubicación del tumor.
Todavía no está aprobada para su uso en pacientes humanos, pero se espera que pueda ayudar a monitorizar a los pacientes existentes y cómo responden al tratamiento.
La mayoría de las pruebas que los médicos utilizan para diagnosticar el cáncer, como la mamografía, la colonoscopia y las tomografías computarizadas, se basan en la obtención de imágenes. Más recientemente, los investigadores también han desarrollado diagnósticos moleculares que pueden detectar moléculas específicas asociadas al cáncer que circulan en fluidos corporales como la sangre o la orina.
Ingenieros del MIT han creado ahora una nueva nanopartícula de diagnóstico que combina ambas características: puede revelar la presencia de proteínas cancerosas mediante una prueba de orina y funciona como agente de imagen, localizando la ubicación del tumor. En principio, este diagnóstico podría utilizarse para detectar el cáncer en cualquier parte del cuerpo, incluidos los tumores que han hecho metástasis desde sus ubicaciones originales.
«Se trata de un sensor realmente amplio, diseñado para responder tanto a los tumores primarios como a sus metástasis. Puede activar una señal urinaria y, además, permitirnos visualizar dónde se encuentran los tumores», afirma Sangeeta Bhatia, profesora John and Dorothy Wilson de Ciencias de la Salud y Tecnología e Ingeniería Eléctrica e Informática en el MIT, y miembro del Instituto Koch de Investigación Integrativa del Cáncer y del Instituto de Ingeniería Médica y Ciencias del MIT.
En un nuevo estudio, Bhatia y sus colegas demostraron que el diagnóstico podría utilizarse para monitorizar la progresión del cáncer de colon, incluida la propagación de tumores metastásicos a los pulmones y al hígado. Con el tiempo, esperan que pueda desarrollarse como una prueba rutinaria contra el cáncer que pueda realizarse anualmente.
Bhatia es la autora principal del estudio, que se publica hoy en Nature Materials. El primer autor del artículo es Liangliang Hao, científico investigador del MIT.
Localización de tumores
Durante los últimos años, Bhatia ha desarrollado diagnósticos del cáncer que funcionan generando biomarcadores sintéticos que pueden detectarse fácilmente en la orina. La mayoría de las células cancerosas expresan enzimas llamadas proteasas, que les ayudan a escapar de sus ubicaciones originales al atravesar las proteínas de la matriz extracelular. Las nanopartículas de Bhatia para detectar el cáncer están recubiertas de péptidos que son escindidos por estas proteasas. Cuando estas partículas encuentran un tumor, los péptidos se escinden y se excretan en la orina, donde pueden detectarse fácilmente. En modelos animales de cáncer de pulmón, estos biomarcadores pueden detectar la presencia de tumores en una fase temprana; sin embargo, no revelan la ubicación exacta del tumor ni si este se ha extendido más allá del órgano de origen.
Basándose en sus esfuerzos previos, los investigadores del MIT quisieron desarrollar lo que denominan un diagnóstico «multimodal», capaz de realizar tanto un cribado molecular (detectando la señal urinaria) como una obtención de imágenes, para determinar con exactitud dónde se encuentran el tumor original y cualquier metástasis.
Para modificar las partículas de modo que también pudieran utilizarse para la imagen PET, los investigadores añadieron un trazador radiactivo llamado cobre-64. También las recubrieron con un péptido que es atraído por entornos ácidos, como el microambiente de los tumores, para inducir a las partículas a acumularse en los lugares tumorales. Una vez que alcanzan un tumor, estos péptidos se insertan en las membranas celulares, creando una señal de imagen intensa por encima del ruido de fondo.
Los investigadores probaron las partículas de diagnóstico en dos modelos de ratón de cáncer de colon metastásico, en los que las células tumorales viajan hasta el hígado o los pulmones y crecen en ellos. Tras el tratamiento con un fármaco de quimioterapia de uso habitual para tratar el cáncer de colon, los investigadores pudieron utilizar tanto la señal urinaria como el agente de imagen para seguir cómo respondían los tumores al tratamiento.
Los investigadores también comprobaron que administrar cobre-64 con sus nanopartículas ofrece una ventaja frente a la estrategia que se utiliza habitualmente para la imagen PET. El trazador PET conocido como FDG es una forma radiactiva de glucosa que es captada por las células metabólicamente activas, incluidas las células cancerosas. Sin embargo, el corazón genera una señal PET intensa cuando se expone a FDG, y esa señal puede ocultar señales más débiles de los tumores pulmonares cercanos. Según constataron los investigadores, utilizar nanopartículas sensibles al ácido para acumular cobre-64 en el entorno tumoral proporciona una imagen mucho más clara de los tumores pulmonares.
Hacia el cribado del cáncer
Si se aprueba su uso en pacientes humanos, Bhatia prevé que este tipo de diagnóstico podría ser útil para evaluar lo bien que los pacientes responden al tratamiento y para la monitorización a largo plazo de la recurrencia o la metástasis tumoral, especialmente en el cáncer de colon.
«Esos pacientes podrían monitorizarse con la versión urinaria de la prueba cada seis meses, por ejemplo. Si la prueba de orina da positivo, podrían hacerse un seguimiento con una versión radiactiva del mismo agente para un estudio de imagen que podría indicar hasta dónde se ha extendido la enfermedad. También creemos que la vía regulatoria podría acelerarse si ambos modos de prueba utilizan una única formulación», afirma Bhatia.
A más largo plazo, espera que esta tecnología pueda utilizarse como parte de un flujo de trabajo diagnóstico que pueda aplicarse periódicamente para detectar cualquier tipo de cáncer.
«La visión es que podría utilizarse en un paradigma de cribado, por sí solo o junto con otras pruebas, y que podríamos llegar de forma colectiva a pacientes que hoy no tienen acceso a una infraestructura de cribado costosa», afirma. «Cada año podría realizarse una prueba de orina como parte de un chequeo general. Solo se realizaría un estudio de imagen si la prueba de orina da positivo, para averiguar entonces de dónde procede la señal. Todavía queda mucho trabajo científico por hacer para llegar allí, pero ese es el camino que nos gustaría seguir a largo plazo».
Glympse Bio, una empresa cofundada por Bhatia, ha llevado a cabo ensayos clínicos de fase 1 de una versión anterior de las partículas de diagnóstico urinario y ha constatado que son seguras en pacientes.
La investigación fue financiada por la subvención de apoyo (núcleo) del Instituto Koch del Instituto Nacional del Cáncer, por el Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental, por el Centro Marble de Nanomedicina contra el Cáncer del Instituto Koch y por el Instituto Médico Howard Hughes.
