La mayoría de las pruebas que los médicos utilizan para diagnosticar el cáncer -como la mamografía, la colonoscopia y el TAC- se basan en la imagen.

Más recientemente, los investigadores han desarrollado también diagnósticos moleculares capaces de detectar moléculas específicas asociadas al cáncer que circulan por fluidos corporales como la sangre o la orina.

Los ingenieros del MIT han creado una nueva nanopartícula de diagnóstico que combina ambas características: Puede revelar la presencia de proteínas cancerígenas mediante un análisis de orina, y funciona como agente de imagen, señalando la localización del tumor.

En principio, este diagnóstico podría utilizarse para detectar el cáncer en cualquier parte del cuerpo, incluidos los tumores que han hecho metástasis desde su ubicación original.

"Se trata de un sensor realmente amplio, destinado a responder tanto a los tumores primarios como a sus metástasis. Puede activar una señal urinaria y también permitirnos visualizar dónde están los tumores", afirma Sangeeta Bhatia, catedrática John y Dorothy Wilson de Ciencias de la Salud y Tecnología e Ingeniería Eléctrica e Informática del MIT y miembro del Instituto Koch de Investigación Integral del Cáncer y del Instituto de Ingeniería y Ciencias Médicas del MIT.

En un nuevo estudio, Bhatia y sus colegas demostraron que el diagnóstico podría utilizarse para controlar la progresión del cáncer de colon, incluida la propagación de tumores metastásicos al pulmón y al hígado. Con el tiempo, esperan que pueda convertirse en una prueba rutinaria del cáncer que pueda realizarse anualmente.

Bhatia es el autor principal del estudio, que aparece hoy en Nature Materials. El autor principal del artículo es el investigador del MIT Liangliang Hao.

Localización de tumores

En los últimos años, Bhatia ha estado desarrollando diagnósticos de cáncer que funcionan generando biomarcadores sintéticos que pueden detectarse fácilmente en la orina.

La mayoría de las células cancerosas expresan unas enzimas denominadas proteasas, que les ayudan a escapar de su ubicación original cortando las proteínas de la matriz extracelular.

Las nanopartículas de Bhatia que detectan el cáncer están recubiertas de péptidos que son escindidos por estas proteasas.

Cuando estas partículas se encuentran con un tumor, los péptidos se escinden y se excretan en la orina, donde pueden detectarse fácilmente.

En modelos animales de cáncer de pulmón, estos biomarcadores pueden detectar la presencia de tumores en una fase temprana; sin embargo, no revelan la localización exacta del tumor ni si éste se ha extendido más allá de su órgano de origen.

Basándose en sus esfuerzos anteriores, los investigadores del MIT querían desarrollar lo que denominan un diagnóstico "multimodal", que puede realizar tanto un cribado molecular (detectando la señal urinaria) como un diagnóstico por imagen, para saber exactamente dónde se encuentra el tumor original y cualquier metástasis.

Para modificar las partículas de modo que pudieran utilizarse también para la obtención de imágenes PET, los investigadores añadieron un trazador radiactivo llamado cobre-64.

Además, las recubrieron con un péptido que es atraído por entornos ácidos, como el microambiente de los tumores, para inducir a las partículas a acumularse en las zonas tumorales.

Una vez que llegan a un tumor, estos péptidos se insertan en las membranas celulares, creando una fuerte señal de imagen por encima del ruido de fondo.

Los investigadores probaron las partículas de diagnóstico en dos modelos de ratón de cáncer de colon metastásico, en los que las células tumorales se desplazan y crecen en el hígado o los pulmones.

Tras el tratamiento con un fármaco quimioterapéutico utilizado habitualmente para tratar el cáncer de colon, los investigadores pudieron utilizar tanto la señal de la orina como el agente de imagen para seguir la respuesta de los tumores al tratamiento.

Los investigadores también descubrieron que la administración de cobre-64 con sus nanopartículas ofrece una ventaja sobre la estrategia que se suele utilizar para la obtención de imágenes PET.

El trazador PET, conocido como FDG, es una forma radiactiva de la glucosa que es captada por las células metabólicamente activas, incluidas las cancerosas.

Sin embargo, el corazón genera una señal de PET brillante cuando se expone a la FDG, y esa señal puede ocultar señales más débiles de los tumores de pulmón cercanos.

Los investigadores descubrieron que el uso de nanopartículas sensibles al ácido para acumular cobre-64 en el entorno del tumor proporciona una imagen mucho más clara de los tumores de pulmón.

Hacia el cribado del cáncer

Si se aprueba su uso en pacientes humanos, Bhatia prevé que este tipo de diagnóstico podría ser útil para evaluar la respuesta de los pacientes al tratamiento y para el seguimiento a largo plazo de la reaparición del tumor o la metástasis, especialmente en el caso del cáncer de colon.

"Esos pacientes podrían ser controlados con la versión urinaria de la prueba cada seis meses, por ejemplo. Si la prueba de orina es positiva, podrían hacer un seguimiento con una versión radiactiva del mismo agente para un estudio de imagen que podría indicar dónde se ha extendido la enfermedad. También creemos que la vía reglamentaria puede acelerarse con ambos modos de prueba aprovechando una única formulación", afirma Bhatia.

A largo plazo, espera que esta tecnología pueda utilizarse como parte de un flujo de trabajo de diagnóstico que podría administrarse periódicamente para detectar cualquier tipo de cáncer.

"La idea es que se pueda utilizar en un paradigma de cribado -solo o junto con otras pruebas- y que podamos llegar colectivamente a los pacientes que no tienen acceso a la costosa infraestructura de cribado actual", afirma.

"Cada año se podría hacer un análisis de orina como parte de un chequeo general. Sólo se haría un estudio de imagen si el análisis de orina diera positivo para averiguar de dónde procede la señal. Tenemos que trabajar mucho más en la ciencia para llegar a eso, pero es donde nos gustaría ir a largo plazo".

Glympse Bio, empresa cofundada por Bhatia, ha realizado ensayos clínicos de fase 1 de una versión anterior de las partículas de diagnóstico urinario y ha comprobado que son seguras en los pacientes.

Fuente: Massachusetts Institute of Technology