El Dr. Ho Sang Jung y su equipo de investigación de la División de Investigación Avanzada en Bio y Materiales Sanitarios del Instituto Coreano de Ciencia de los Materiales (KIMS) han desarrollado un biosensor óptico capaz de detectar trazas de ADN de células cancerosas en el torrente sanguíneo con alta sensibilidad, lo que permite el diagnóstico precoz del cáncer.

En comparación con las técnicas convencionales de biopsia líquida, este biosensor ofrece una sensibilidad y especificidad superiores, y su característica más destacada es su capacidad para diagnosticar el cáncer de forma precoz utilizando únicamente señales luminosas y análisis basados en inteligencia artificial, sin necesidad de procedimientos de prueba complejos.

Cuando se desarrollan células cancerosas, se producen sutiles cambios químicos en la superficie del ADN en el torrente sanguíneo, un fenómeno conocido como metilación del ADN.

En las primeras etapas del cáncer, la concentración de ADN metilado es extremadamente baja, lo que dificulta su detección con biosensores convencionales de alta sensibilidad.

Para superar este reto, el equipo de investigación ha desarrollado una tecnología de materiales biosensores que permite detectar el ADN metilado mediante señales ópticas de alta sensibilidad y análisis de inteligencia artificial, sin necesidad de procesamiento adicional ni pasos de análisis complejos.

El equipo de investigación ha integrado señales ópticas de alta sensibilidad y análisis de inteligencia artificial con materiales plasmónicos.

Estos materiales pueden amplificar las señales ópticas de las moléculas de ADN más de 100 millones de veces en respuesta a la luz, lo que permite detectar incluso cantidades extremadamente pequeñas de ADN.

Como resultado, el biosensor es capaz de identificar ADN metilado en concentraciones tan bajas como 25 fg/mL (femtogramos por mililitro) en las primeras etapas del desarrollo del cáncer.

Para poner esto en perspectiva, 25 fg/ml equivale a disolver 1/25 000 de un grano de azúcar en una sola gota de agua.

Esto representa una mejora de 1000 veces en la sensibilidad en comparación con los biosensores convencionales.

El equipo de investigación aplicó el biosensor desarrollado a muestras de sangre de 60 pacientes con cáncer colorrectal, logrando una tasa de precisión del 99 % en la detección de la presencia de cáncer.

Además, el biosensor distinguió con gran precisión entre los estadios del cáncer, desde el estadio I hasta el estadio IV.

El análisis solo requirió 100 μL (microlitros) de sangre y se completó en 20 minutos, lo que demuestra un proceso de diagnóstico muy sencillo y rápido.

Esta tecnología permite la detección de trazas de ADN canceroso con alta sensibilidad y sin necesidad de procesamiento previo, lo que la hace muy competitiva para su uso en el mercado del diagnóstico precoz del cáncer.

En comparación con los equipos convencionales, reduce significativamente tanto el tiempo como el coste del análisis, lo que permite su aplicación en hospitales, centros de revisión médica, kits de diagnóstico domésticos y dispositivos de diagnóstico portátiles.

No solo es adecuada para la medicina de precisión, sino que también es muy eficaz para aplicaciones de pruebas en el punto de atención (POCT).

El Dr. Ho Sang Jung, investigador principal del KIMS y director del proyecto, afirmó: «Esta tecnología sirve como plataforma de diagnóstico de última generación capaz no solo de detectar el cáncer en una fase temprana, sino también de predecir el pronóstico y supervisar la respuesta al tratamiento». Añadió: «Tenemos previsto ampliar su aplicación a una amplia gama de enfermedades, incluidas las autoinmunes y las neurológicas».

Esta investigación ha sido financiada por el Programa de Desarrollo de Tecnología Biomédica y el Programa Global para Jóvenes Investigadores de la Fundación Nacional de Investigación de Corea (NRF), así como por el programa de investigación básica del Instituto Coreano de Ciencia de los Materiales (KIMS).

Los resultados se publicaron el 9 de mayo en el número de mayo de 2025 de la revista Advanced Science (factor de impacto: 14,3), una revista científica de renombre mundial.

Fuente: Consejo Nacional de Investigación Científica y Tecnológica