Diagnóstico de cáncer no invasivo mediante sistema basado en lentes de contacto que recolecta y analiza exosomas lagrimales

Los exosomas se forman dentro de la mayoría de las células y se secretan en muchos fluidos corporales, como plasma, saliva, orina y lágrimas. Son estructuras encerradas en una bicapa lipídica, con tamaños que van desde 30 a 5.000 nanómetros. En la última década, los exosomas se han convertido en importantes mediadores de la comunicación celular porque sirven como vehículos para la transmisión intercelular de señales biológicas (proteínas o ácidos nucleicos) capaces de alterar la función y la fisiología celular. Además, se ha informado que existen exosomas relacionados con cánceres en las lágrimas.

El uso de exosomas con fines clínicos se ha visto obstaculizado por la dificultad de aislarlos en cantidad y pureza suficientes. Los métodos actuales implican técnicas de gradiente de densidad y ultracentrífuga tediosas y lentas, que duran al menos diez horas en completarse.

Para superar esta deficiencia, los investigadores del Instituto Terasaki para la Innovación Biomédica (Los Ángeles, CA, EUA) desarrollaron una lente de contacto de poli(2-hidroxietilmetacrilato) incrustado con microcámaras de señalización conjugadas con anticuerpos (ACSM-PCL) capaces de detectar exosomas lagrimales. Las superficies de las microcámaras se modificaron químicamente para activarlas para la unión de anticuerpos, y los procedimientos se optimizaron para unir un anticuerpo de captura a las microcámaras ACSM-CL y un anticuerpo de detección diferente (control positivo) en nanopartículas de oro que podían visualizarse espectroscópicamente.

Los resultados revelaron que las ACSM-PCL podía detectar exosomas en un rango de pH de 6,5 a 7,4 (similar al pH de las lágrimas humanas). En particular, la ACSM-PCL podría detectar exosomas en varias soluciones, incluidos tampones regulares, medios de cultivo celular de varias líneas celulares y lágrimas humanas. Además, la ACSM-PCL podría diferenciar la expresión de proteínas de la superficie del exosoma que se cree que son biomarcadores del cáncer.

La ACSM-CL se probó contra exosomas secretados en sobrenadantes de diez líneas celulares de cáncer y tejidos diferentes. La capacidad de capturar y detectar exosomas fue validada por los cambios espectroscópicos observados en todas las muestras de prueba, en comparación con los controles negativos. Se obtuvieron resultados similares cuando la ACSM-CL se probó contra diez muestras de lágrimas diferentes recolectadas de voluntarios.

"Los exosomas son una rica fuente de marcadores y biomoléculas que pueden ser el objetivo de varias aplicaciones biomédicas", dijo el autor principal, el Dr. Ali Khademhosseini, director y director ejecutivo del Instituto Terasaki para la Innovación Biomédica. “La metodología que nuestro equipo ha desarrollado facilita en gran medida nuestra capacidad para aprovechar esta fuente”.

El sistema de lentes de contacto para la captura de exosomas de las lágrimas se describió en la edición en línea del 10 de agosto de 2022 de la revista Advanced Functional Materials.

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Instituto Terasaki para la Innovación Biomédica