Sensor detecta niveles de lactato en células cancerosas individuales

Un equipo de científicos diseñó un sensor molecular que detecta los niveles de lactato en las células individuales. Una alta tasa de producción de lactato indica que el cáncer está presente, a través de métodos diagnósticos como la tomografía por emisión de positrones (TEP) y puede ofrecer una oportunidad para novedosos tratamientos contra el cáncer.

Los científicos utilizaron un factor de transcripción bacteriana, una proteína que se une a secuencias específicas del ADN para controlar el flujo de la información genética del ADN al ARNm, como un medio para producir e insertar el sensor del lactato. Luego encendieron el sensor en tres tipos de células: células normales del cerebro, células tumorales del cerebro y células embrionarias humanas. El sensor logró cuantificar concentraciones muy bajas de lactato, proporcionando buena sensibilidad y un buen rango de detección. Los azúcares son metabolizados por las células cancerosas, por lo cual se produce el lactato ácido metabólico a una velocidad mucho mayor que en las células normales. Las células tumorales producen lactato de tres a cinco veces más rápido que las células no tumorales.

“La alta tasa de producción de lactato en la célula cancerosa es el sello distintivo del metabolismo del cáncer”, comentó el profesor Frommer. “Este resultado abre el camino para la comprensión de los matices del metabolismo del cáncer en diferentes tipos de cáncer y para el desarrollo de nuevas técnicas para la lucha contra este flagelo”.

Investigadores chilenos del Centro de Estudios Científicos (CEC, Valdivia) con la colaboración del Prof. Wolf Frommer, del Instituto Carnegie de Washington (Washington DC, EUA) idearon el sensor molecular que detecta los niveles de lactato en las células individuales. Antes de este avance, ningún otro método de medición no invasiva podía detectar el lactato en tiempo real al nivel de una sola célula. El trabajo, publicado en la edición del 26 de febrero de 2013, de la revista de acceso abierto PLoS ONE es una gran ayuda para comprender cómo los diferentes tipos de células se afectan cuando son golpeadas por el cáncer.

Estos sensores biológicos también podrían ser capaces de resolver una vieja controversia. Mientras que algunos estudios han sugerido que la glucosa proporciona el combustible para el cerebro, investigaciones recientes han proporcionado evidencia de que el lactato alimenta el metabolismo de la energía en las neuronas. La oxidación del lactato se puede usar para producir grandes cantidades de trifosfato de adenosina (ATP), la coenzima que transporta la energía en las células. Los equipos de Barros y de Frommer están entusiasmados con la posibilidad de resolver este enigma con el uso de sus nuevos sensores, junto con los sensores de glucosa previamente desarrollados.

“Durante la última década, el laboratorio de [Wolf] Frommer del Instituto Carnegie ha sido el pionero en el uso de sensores de transferencia de energía de resonancia de Förster, o FRET, para medir la concentración y el flujo de azúcares en las células individuales con un simple cambio del color fluorescente. Esto ha comenzado a revolucionar el campo del metabolismo celular”, explicó el investigador del CEC, Alejandro San Martin, autor principal del artículo. “Utilizando el mismo principio físico subyacente e inspirados por los sensores de azúcar, ahora hemos inventado un nuevo tipo de sensor basado en un factor de transcripción. Una molécula que normalmente ayuda a las bacterias a adaptarse a su medio ambiente ha sido engañada ahora para que haga la medición del lactato para nosotros”.

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Centro de Estudios Científicos

Carnegie’s Institute of Washington