Dispositivo de separación sensible facilita el análisis diagnóstico de los exosomas del cáncer

Se utilizó una nueva técnica de separación que combina la isotacoforesis con la cromatografía de flujo lateral en papel con el fin de aislar y caracterizar los exosomas del cáncer y los biomarcadores de exosomas en muestras de suero.

Los exosomas derivados de células/tejidos cancerosos tienen un gran potencial para el diagnóstico temprano del cáncer, pero su potencial clínico no se ha explorado completamente debido a la falta de enfoques multiplex rentables capaces de aislar e identificar efectivamente poblaciones específicas de exosomas y analizar sus biomarcadores en el contenido.

Los exosomas son vesículas derivadas de células que están presentes en muchos y quizás en todos los fluidos biológicos, incluyendo sangre, orina y medio de cultivo celular. El diámetro reportado de los exosomas es de entre 30 y 100 nanómetros, que es más grande que las lipoproteínas de baja densidad pero mucho más pequeño que el de los glóbulos rojos. Los exosomas, que contienen ARN, proteínas, lípidos y metabolitos que reflejan el tipo de origen celular, se liberan de la célula origen cuando los cuerpos multivesiculares (MVB) se fusionan con la membrana plasmática, o se liberan directamente de la membrana plasmática. Los exosomas tienen funciones especializadas y juegan un papel clave en la coagulación, la señalización intercelular y el manejo de los residuos.

Los investigadores de la Universidad Estatal de Washington (Pullman, EUA) trataron de superar las barreras técnicas que obstaculizan las aplicaciones para diagnóstico de los exosomas del cáncer mediante el desarrollo de una tecnología de isotacoforesis (ITP), basada en papel, capaz de 1) aislamiento e identificación rápida de los exosomas tanto de células malignas como de las sanas y 2) detección múltiplex de biomarcadores de proteínas exosomales seleccionados de los exosomas diana.

Aunque generalmente no se logra la resolución de otras formas de electroforesis, la ITP se ha empleado con éxito para muestras difíciles, como péptidos muy pequeños, que no son susceptibles de análisis mediante las técnicas tradicionales. La ITP también ha mostrado una gran promesa para el análisis de mezclas complejas de moléculas de diferentes clases. Aunque técnicamente, la isotacoforesis separa las muestras por movilidad electroforética, las capas de las moléculas de la muestra se mueven a la misma velocidad.

La nueva tecnología descrita en el presente estudio combina el poder de enfoque de la ITP con la capacidad multiplex del flujo lateral en papel para lograr la separación en el dispositivo de los exosomas diana de las grandes vesículas extracelulares, seguido por el enriquecimiento electrocinético de los objetivos. Esto creó una plataforma ultrasensible para el análisis integral de exosomas.

Como prueba de concepto, la plataforma tecnológica se probó con muestras de suero humano enriquecidas con exosomas derivados de suero humano sano y una línea celular de cáncer de próstata. Los resultados revelaron que, en condiciones aniónicas de ITP, el dispositivo mostró un desempeño superior en la detección simultánea de los exosomas cancerosos y exosomas normales con un límite de detección observado más de 30 veces mejor que el del ELISA mejorado. En un paso posterior, se demostró que la tecnología es capaz de perfilar rápidamente un panel de biomarcadores de proteínas seleccionado asociado con los exosomas diana.

“Esto tiene el potencial de convertirse en una técnica capaz de concentrar muestras por órdenes de magnitud en minutos”, dijo el autor principal, el Dr. Wenji Dong, profesor asociado de ingeniería química y bioingeniería en la Universidad Estatal de Washington. “Los exosomas brindan una oportunidad única como marcadores de cáncer”.

El dispositivo de concentración de exosomas se describió en la edición digital del 15 de mayo de 2020 de la revista Biosensors and Bioelectronics.

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Universidad Estatal de Washington