A pesar de los enormes avances en la investigación, los métodos de detección de muchas enfermedades siguen siendo engorrosos y costosos, y a menudo descubren la enfermedad solo en etapas avanzadas, cuando los resultados de los pacientes pueden ser sombríos. Una de esas enfermedades es el cáncer de páncreas, que puede no mostrar síntomas obvios en sus primeras etapas, sin embargo, puede desarrollarse agresivamente. De hecho, según la Sociedad Estadounidense del Cáncer, un asombroso 80 por ciento de los afectados por esta forma de cáncer muere dentro de 1 año después del diagnóstico.
Ahora, sin embargo, Tony Hu, investigador del Centro de Diagnóstico Personalizado Virginia G. Piper de Biodesign y sus colegas, han ideado un método astuto para identificar el cáncer de páncreas en una etapa temprana de su desarrollo. Su técnica se basa en la detección sensible de vesículas extracelulares EV: pequeñas burbujas de material emitidas por la mayoría de las células vivas.
En una nueva investigación que aparece en la edición avanzada en línea de la revista Ingeniería biomédica de la naturaleza , el Dr. Hu y sus colegas describen un método para detectar EV derivados de tumores que transportan una proteína de superficie particular que funciona como un marcador revelador para el cáncer de páncreas. La capacidad de detectar con precisión esta proteína, conocida como EphA2 puede permitir que sirvacomo una señal que podría diagnosticar incluso las primeras etapas del cáncer de páncreas.
"El cáncer de páncreas es un tipo de cáncer para el que necesitamos desesperadamente un biomarcador sanguíneo temprano", dice Hu. Actualmente, la única cura para el cáncer de páncreas sigue siendo la extirpación quirúrgica del tejido enfermo, pero en muchos casos, esto no es factible debido al gradodel cáncer se propagó en el momento del diagnóstico. "Se ha utilizado otra tecnología para la detección, pero no funciona muy bien debido a la naturaleza de este cáncer. Es realmente difícil capturar una señal de diagnóstico precoz cuando no hay síntomas. Esno como el cáncer de seno, donde puede sentir dolor y puede detectar fácilmente un crecimiento anormal ".
Esta investigación ahora demuestra que una plataforma que utiliza la interacción entre dos nanopartículas diferentes para detectar EV asociados a tumores puede discriminar entre muestras de sangre de pacientes con cáncer de páncreas, pancreatitis, una enfermedad que puede compartir síntomas con cáncer de páncreas, ysujetos sanos. Además, esta técnica puede ser útil en última instancia para la detección rápida y sensible de una variedad de enfermedades, en función de sus firmas EV únicas.
vesículas en foco
los EV son liberados por las células eucariotas incluidas las células humanas y las células procariotas como las células bacterianas, que carecen de núcleo u otros componentes unidos a la membrana. Los EV se parecen a las versiones en miniatura de las células que los producen, aunque carecen de muchode la maquinaria compleja de la célula.
Hay una variedad de tipos de EV, que se desarrollan a partir de sus células progenitoras de diferentes maneras. El estudio actual examina una clase de EV conocidos como exosomas, que varían en tamaño de 50-150 nm. Los exosomas se derivan de compartimentos unidos a la membrana dentro dela célula conocida como endosomas que finalmente se fusiona con la membrana externa de la célula para liberar exosomas en el espacio extracelular.
Alguna vez se pensó que eran meros desechos de las actividades metabólicas de la célula, los EV ahora se reconocen como componentes vitales con responsabilidades lejanas que recién comienzan a salir a la luz. Los EV forman una red de comunicaciones sutil y sofisticada que opera entre las células y están altamente conservadosentre especies, lo que sugiere su papel esencial en los procesos vitales. Entre sus actividades se encuentran la transferencia de ácidos nucleicos, proteínas y lípidos que pueden desencadenar cambios fisiológicos y patológicos, tanto en las células progenitoras como en las células objetivo..
emblemas de salud y enfermedad
La investigación ha demostrado que los EV circulantes están significativamente elevados en una serie de enfermedades. Los EV parecen jugar un papel importante en el desarrollo y la progresión de ciertos tipos de cáncer, incluido el cáncer de páncreas. Una función aparente de los EV derivados de tumores, una vez que salen de sucélula madre, es migrar a otros tejidos y modificar su entorno para crear un entorno nicho favorable para la invasión y el crecimiento tumoral metástasis. Al igual que los pioneros en un nuevo continente, los EV pueden allanar el camino para que las células cancerosas sigan su camino.despertar.
También existe evidencia de que los exosomas derivados de tumores pueden ayudar a las células tumorales a desarrollar resistencia a los medicamentos al exportar medicamentos antitumorales o neutralizar los medicamentos basados en anticuerpos.
los EV pueden servir como un medio útil para evaluar la carga del cáncer y la respuesta al tratamiento, ya que los niveles de EV derivados de tumores en las muestras de sangre del paciente deberían aumentar con la masa tumoral y disminuir con una respuesta favorable a las terapias contra el cáncer, y por lo tanto ofrecer un rápido y económicoy medios no quirúrgicos para examinar los cambios en el estado de la enfermedad de un paciente.
La identificación de proteínas EV asociadas a tumores, como EphA2, y una mejor comprensión del papel de los EV en el desarrollo y la metástasis tumoral pueden abrir un nuevo capítulo en el diagnóstico y la monitorización del tratamiento del cáncer. Dado que los casos de cáncer de páncreas a menudo se caracterizan por un altotasas de resistencia a la terapia, se necesita con urgencia una mejor monitorización del tratamiento para que los tratamientos personalizados se puedan modificar rápidamente para mejorar los resultados individuales del paciente. Además, una mejor comprensión de los factores específicos que controlan las acciones de EV para promover el desarrollo del cáncer y la metástasis puede conducir al descubrimiento de nuevosobjetivos mecanicistas para tratamientos contra el cáncer que permiten tratamientos terapéuticos personalizados.
rayo de luz
los EV se han aislado de una amplia variedad de tipos de células y fluidos biológicos saliva, orina, sangre, leche materna y líquidos de lavado seminal, amniótico y nasal y bronquial, lo que los convierte en candidatos muy atractivos para el desarrollo de biomarcadores en una variedad de afeccionesSin embargo, el desafío crítico ha sido separar los VE vinculados a la enfermedad de la diversa gama de otros VE que circulan en los fluidos corporales. Los investigadores carecen de métodos simples para el análisis de VE, que generalmente requieren procedimientos de purificación y aislamiento que requieren mucho tiempo y que no son apropiados para unentorno clínico. Además, hasta ahora se han carecido de biomarcadores capaces de distinguir con precisión los EV derivados de tumores.
Para abordar estas deficiencias, el nuevo método se basa en una técnica rápida basada en nanopartículas que puede identificar rápidamente los EV derivados de tumores con una preparación mínima.
Para hacer esto, pequeñas muestras de sangre alrededor de 1 microlitro, menos volumen que el encontrado en una sola gota de lágrima, se diluyen y se aplican a un chip sensor recubierto con anticuerpos contra una proteína de membrana EV. Los EV unidos al chip por estelos anticuerpos luego se mezclan con nanopartículas recubiertas de anticuerpos, una nanoesfera verde y una nanoalimentación roja, que reconocen una segunda proteína de membrana EV y el marcador de cáncer de páncreas EphA2. Solo los EV derivados de cáncer de páncreas unen ambas nanopartículas, y su contacto cercano en estasLos EV causan un efecto de acoplamiento que cambia el color y aumenta notablemente la intensidad de su luz refractada, generando una señal que es fácilmente visible cuando se ve con un microscopio de campo oscuro ver ilustración.
En una serie de experimentos realizados por el Dr. Hu y sus colegas, este método identificó muestras de sangre de cáncer de páncreas con alta sensibilidad, incluidas aquellas con enfermedad en estadio temprano, distinguiéndolas fácilmente de las de pacientes con pancreatitis e individuos sanos. Además, este métododetectaron alteraciones en los niveles sanguíneos de EphA2-EV en muestras de sangre previas y posteriores a la terapia correspondientes a las respuestas tumorales a la terapia, lo que demuestra el poder de la técnica para controlar la efectividad del tratamiento.
Aunque el estudio actual examinó muestras usando microscopía óptica, los investigadores prevén un sistema totalmente automatizado capaz de realizar tales ensayos en la clínica a bajo costo y alto rendimiento. El Dr. Hu indica que hay un gran interés por la traducción clínica de este nuevotecnología de diagnóstico, aunque señala que probablemente se requerirán 2-3 años para la aprobación de la FDA.
prometedora frontera EV
Este enfoque es prometedor para la detección de una amplia gama de enfermedades en las que los EV pueden aplicarse como biomarcadores, ya que debería ser posible personalizarlo simplemente reemplazando una o ambas sondas de nanopartículas con sondas específicas de EV para la enfermedad de interés.
El Dr. Hu y sus colegas ya han demostrado, aunque en un estudio con un pequeño número de muestras, la validez de este método para detectar casos de tuberculosis activa. En este estudio, los EV derivados de bacilos de tuberculosis se detectaron abundantemente en muestras de orina de pacientes.Estos resultados alentadores abren la puerta a pruebas de TB simples y no invasivas. Esto es particularmente importante para los pacientes que no pueden producir muestras de esputo para las pruebas de TB estándar y, por lo tanto, se les puede requerir que se sometan a uno o más procedimientos invasivos para obtener una muestrautilizado para el diagnóstico.
Los EV también están en estudio para otras aplicaciones específicas de la enfermedad, y el ritmo de tales investigaciones continúa acelerándose. Algunos investigadores incluso están explorando la capacidad de los EV para servir directamente como suministro de fármacos o agentes terapéuticos. Por lo tanto, posibles aplicaciones médicas para los EV,una vez descartados como restos celulares, parecen muy prometedores.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Arizona . Original escrito por Richard Harth. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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