Fundamentándose en la detección de exosomas, vesículas de tamaño nanométrico que están en las secreciones corporales, como las lágrimas, un equipo de investigadores del Instituto Terasaki de Innovación Biomédica (TIBI), en Los Ángeles, ha desarrollado unas lentillas que actúan como biomarcador de diagnóstico de cáncer.
Advanced Functional Materials difunde el estudio experimental en el que se explica que la nueva lente se diseñó con ayuda de microcámaras unidas a anticuerpos que pueden capturar los exosomas que se encuentran en las lágrimas. El coordinador de este trabajo es Ali Khademhosseini, director de TIBI.
Esta lente de contacto de microcámara de señalización conjugada con anticuerpos (ACSM-CL) se puede teñir para la detección con anticuerpos específicos etiquetados con nanopartículas, para una visualización selectiva.
Así, se ha logrado una plataforma potencial para la detección previa de tumores y una herramienta de diagnóstico de apoyo que es fácil, rápida, sensible, rentable y no invasiva, según los investigadores.
Los exosomas, una forma de pequeñas vesículas extracelulares, desempeñan un papel crucial en la metástasis de los cánceres y, por lo tanto, se investigan desde hace tiempo como biomarcadores potenciales para el diagnóstico de tumores malignos.
Sin embargo, los métodos de detección convencionales, entre ellos el ensayo basado en el sistema inmunitario y los análisis de microARN, son muy caros y requieren tratamientos previos complicados y un tiempo de análisis prolongado.
Como se ha demostrado que existen exosomas relacionados con cáncer en las lágrimas, estos investigadores han logrado unas lentillas de poli (2-hidroxietilmetacrilato) incrustada con microcámaras de señalización conjugadas con anticuerpos (ACSM-PCL), capaces de detectar exosomas lagrimales.
El ACSM-PCL exhibe una alta transparencia óptica y propiedades mecánicas, junto con una extraordinaria biocompatibilidad y buena sensibilidad a los exosomas.
Exosomas lagrimales
En esta línea, recordar que los exosomas se forman dentro de la mayoría de las células y se secretan en muchos fluidos corporales, como plasma, saliva, orina y lágrimas. Pueden transportar diferentes biomoléculas entre las células. También se ha demostrado que hay una gran cantidad de proteínas de superficie en los exosomas, algunas que son comunes a todos ellos y otras que aumentan en respuesta al cáncer, infecciones virales o lesiones. Además, los exosomas derivados de tumores pueden influir fuertemente en la regulación, progresión y metástasis tumorales.
El equipo de científicos de TIBI ha aprovechado su experiencia en el diseño y la fabricación de biosensores de lentes de contacto para eliminar la necesidad de estos métodos de aislamiento al diseñar su ACSM-CL para capturar exosomas de las lágrimas, una fuente óptima y más limpia de exosomas que la sangre, la orina y la saliva.
También facilitaron y optimizaron la preparación de su ACSM-CL mediante el uso de enfoques alternativos. Al fabricar las microcámaras para su lente, el equipo utilizó un método de grabado y corte por láser directo en lugar del moldeo por fundición convencional para la retención estructural tanto de las cámaras como de la lente.
Además, introdujo un método que modificaba químicamente las superficies de las microcámaras para activarlas para la unión de anticuerpos. Este método se usó en lugar de los convencionales, en los que se deben usar materiales metálicos o de nanocarbono en salas limpias.
Luego, este equipo de investigadores dirigidos por Khademhosseini optimizó los procedimientos para unir un anticuerpo de captura a las microcámaras ACSM-CL y un anticuerpo de detección diferente (control positivo) en nanopartículas de oro, que se pueden visualizar espectroscópicamente. Ambos anticuerpos son específicos para dos marcadores de superficie diferentes que se encuentran en todos los exosomas.
Lentillas que actúan como biomarcador de cáncer
En un experimento de validación inicial, el ACSM-CL se probó contra exosomas secretados en sobrenadantes de 10 líneas celulares de cáncer y tejido diferentes. La capacidad de capturar y detectar exosomas se validó por los cambios espectroscópicos observados en todas las muestras de prueba, en comparación con los controles negativos. Se obtuvieron resultados similares cuando el ACSM-CL se probó contra 10 muestras de lágrimas diferentes recolectadas de voluntarios.
En los ensayos finales, los exosomas en sobrenadantes recolectados de tres líneas celulares diferentes con diferentes expresiones de marcadores de superficie se probaron contra el ACSM-CL junto con diferentes combinaciones de anticuerpos de detección específicos de marcadores.
Los patrones resultantes de detección y no detección de exosomas de las tres líneas celulares diferentes fueron los esperados, validando así la capacidad del ACSM-CL para capturar y detectar con precisión exosomas con diferentes marcadores de superficie.
Este avance biomédico ha sido posible gracias a la experiencia de los investigadores que trabajan en TIBI, institución creada gracias a las donación filantrópica del doctor Paul Ichiro Terasaki, quién durante cincuenta años dictó clases en UCLA y fue fundador de la Sociedad Americana de Trasplantes.
