Dispositivo de biopsia líquida captura selectivamente las células tumorales circulantes

Un tipo nuevo de dispositivo de captura para las biopsias líquidas, independiente del antígeno, explota la unión preferencial de las células tumorales circulantes (CTC) a las superficies de los nanotubos de carbono.

El chip-nanotubo-CTC es un nuevo microarray de 76 elementos, que combina superficies de nanotubos de carbono con técnicas de fabricación por lotes de microarrays para la captura y aislamiento de células epiteliales derivadas de tumores.

Los investigadores del Instituto Politécnico de Worcester (MA, EUA) y varias otras instituciones, colaboraron para preparar los chips mediante el uso de materiales y técnicas de fabricación por lotes, similares a las utilizadas para fabricar semiconductores. La generación actual está configurada como una matriz de 76 pozos de análisis en una oblea de vidrio y silicio. Las CTC capturadas por el chip de nanotubos de carbono siguen viables y pueden ser cultivadas. Además, como los chips son transparentes, es posible colorear y estudiar las células capturadas sin eliminarlas.

Al combinar la lisis de los glóbulos rojos (GR) con las capacidades de adherencia preferencial de los nanotubos de carbono, los investigadores demostraron la captura y el enriquecimiento de las CTC con una reducción de cinco log de los glóbulos blancos (GB) contaminantes. Los estudios de microscopía electrónica (ME) mostraron adhesión focal con filamentos desde el cuerpo celular hasta la superficie del nanotubo.

El chip-nanotubo-CTC capturó con éxito las CTC en la sangre periférica de pacientes con cáncer de mama (etapa 1–4), con un rango de cuatro a 238 CTC por cada 8,5 mililitros de sangre o 0,5–28 CTC por mililitro. Las CTC (basados en los biomarcadores CK8/18, Her2 y EGFR) se identificaron con éxito en siete de siete pacientes con cáncer de mama, y no se capturaron CTC de dos controles sanos. La enumeración de las CTC con base en múltiples marcadores que utilizan el nanotubo-CTC-chip permitió vistas dinámicas de la progresión metastásica y podría, potencialmente, tener capacidades predictivas para el diagnóstico y la respuesta al tratamiento.

“Aislar los CTC con alta pureza es un desafío importante, similar a encontrar una aguja en un pajar”, dijo el autor principal, el Dr. Balaji Panchapakesan, profesor de ingeniería mecánica en el Instituto Politécnico de Worchester. “Estas células comprenden de 1 a 10 células entre mil millones de células sanguíneas, y la eliminación de las CTC por parte de los tumores es un proceso altamente discontinuo”.

“Estos estudios clínicos iniciales”, dijo el Dr. Panchapakesan, “en los que pudimos capturar e identificar CTC individuales de diferentes fenotipos, muestran que este dispositivo se podría convertir en una herramienta importante, no solo para rastrear la progresión de los cánceres y su respuesta a la radiación o a la quimioterapia, sino también para hacer predicciones sobre el curso probable del cáncer, ayudando a los médicos a identificar el curso más efectivo de la terapia. Esta tecnología potencialmente salvadora podría tener múltiples aplicaciones beneficiosas. Podría ayudar a arrojar luz sobre los procesos biológicos y genéticos complejos que participan en el cáncer. Podría detectar cánceres en una etapa muy temprana, al capturar las células que los tumores nacientes vierten en la sangre. Podría identificar las CTC con potencial metastásico, incluso antes de que comiencen nuevos tumores, y podría ayudar a dar forma a los tratamientos personalizados para los cánceres de cada persona”.

El dispositivo de biopsia líquida con chip nanotubo-CTC se describió en la edición en línea del 3 de mayo de 2019 de la revista Lab on a Chip.

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Instituto Politécnico de Worcester