Sensor basado en luz detecta signos moleculares tempranos de cáncer en sangre

El diagnóstico temprano del cáncer suele verse obstaculizado por la concentración extremadamente baja de biomarcadores presentes al inicio de la enfermedad. Proteínas, fragmentos de ADN y otros marcadores moleculares pueden revelar el riesgo o la progresión del cáncer, pero su detección suele requerir técnicas de amplificación complejas. Estos pasos pueden ser largos, costosos y difíciles de implementar para el cribado rutinario. Investigadores han desarrollado un sensor de luz de alta sensibilidad capaz de detectar biomarcadores de cáncer directamente en la sangre a concentraciones ultrabajas.

El sensor a nanoescala desarrollado por investigadores de la Universidad de Shenzhen (Shenzhen, China) combina nanoestructuras de ADN, puntos cuánticos y la tecnología de edición genética CRISPR-Cas con una técnica óptica no lineal conocida como generación de segundos armónicos. El sistema utiliza tetraedros de ADN para posicionar los puntos cuánticos con precisión sobre una superficie de disulfuro de molibdeno, lo que mejora los campos ópticos locales. Cuando CRISPR-Cas12a reconoce un biomarcador específico, corta el andamiaje de ADN, lo que provoca una disminución medible de la señal SHG y permite una detección directa sin amplificación.

Los investigadores demostraron que el sensor podía detectar el microARN miR-21, asociado al cáncer de pulmón, a niveles subatmolares, generando una señal clara incluso con pocas moléculas presentes. La técnica mostró un ruido de fondo mínimo y una alta especificidad, lo que permitió distinguir la diana de cadenas de ARN similares. Los hallazgos, publicados en Optica, confirmaron que el sensor también funcionaba en muestras de suero humano de pacientes con cáncer de pulmón, simulando las condiciones reales de un análisis de sangre.

El diseño programable permite adaptar la plataforma para detectar virus, bacterias, toxinas ambientales y biomarcadores asociados a otras enfermedades, como el Alzheimer. Los investigadores sugieren que el método podría facilitar la detección temprana del cáncer antes de que los tumores sean visibles en las imágenes y permitir la monitorización frecuente de la respuesta al tratamiento. Los próximos pasos incluyen la miniaturización del sistema óptico para crear un dispositivo portátil apto para uso en la cabecera del paciente, en consultas externas o en entornos de bajos recursos, ampliando así el acceso a diagnósticos de precisión.

“Para el diagnóstico temprano, este método promete permitir análisis de sangre sencillos para detectar cáncer de pulmón antes de que el tumor sea visible en una tomografía computarizada”, afirmó Han Zhang, líder del equipo de investigación de la Universidad de Shenzhen. “También podría ayudar a mejorar las opciones de tratamiento personalizado, al permitir a los médicos monitorear los niveles de biomarcadores del paciente diaria o semanalmente para evaluar la eficacia del fármaco, en lugar de esperar meses para obtener los resultados de las imágenes”.

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Universidad de Shenzhen

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