ANN ARBOR— Investigadores de la Universidad Michigan han diseñado un nuevo proceso para hacer crecer algunas células cancerosas fuera del cuerpo de los pacientes, un proceso que podría conducir a una comprensión más profunda del cáncer y a un mejor tratamiento en la etapa temprana de la enfermedad.
Una muestra de sangre es bombeada a través de un chip de microfluidos como parte del proceso de cultivo. Crédito de la imagen: Jennifer Zhang Zhuo
La nueva técnica es más de tres veces tan eficaz como los métodos ocupados actualmente.
Los investigadores dicen que es un gran paso adelante en el estudio de las células malignas circulantes, que se desprenden de los tumores y circulan a través de la sangre de los pacientes con cáncer. Se cree que éstas causan metástasis, la propagación del cáncer a través del cuerpo que es responsable de casi el 90 por ciento de las muertes relacionadas con el cáncer.
Las células también contienen información genética valiosa que podría llevar a los médicos a tomar decisiones de tratamiento más informadas e incluso terapias a medida para los pacientes individuales. Las células que circulan en la sangre pueden ser recogidas con una extracción de sangre en lugar de una biopsia de tejido más invasiva, pero el progreso ha sido lento en gran parte debido a que las células son poco frecuentes en los pacientes con cáncer en etapa temprana.
El nuevo método de captura y cultivo cambia esto, proporcionando un método confiable para obtener los números utilizables de células tumorales circulantes incluso de los pacientes en etapa temprana. Con este método, investigadores crecieron nuevas células de un 73 por ciento de los pacientes en un estudio reciente, más de tres veces la tasa de éxito de los métodos anteriores y el primero para los cánceres en etapa temprana.
Es un importante elemento de cambio, de acuerdo con Sunitha Nagrath, profesor asistente de ingeniería química de la Universidad de Michigan que está trabajando en el desarrollo de la nueva tecnología.
“Este método de cultivo ofrece a los médicos una forma de estudiar el cáncer de cada paciente mucho antes y con mucha más frecuencia”, dijo Nagrath. “Podemos estudiar su resistencia a la terapia y probar terapias potenciales. También nos mueve más cerca de ser capaz de predecir la metástasis”.
La investigadora de UM Jennifer Zhang Zhuo hace un experimento utilizando el dispositivo de chip de microfluidos. Crédito de la imagen: Jennifer Zhang Zhuo.
La técnica también puede acercar a los médicos a su objetivo de capturar las células cancerosas para el diagnóstico con una “biopsia de sangre” rápida, no invasiva en lugar de las biopsias de tejido que se utilizan actualmente. Esto podría permitirles mantener un control más cercano sobre el estado de cada paciente y tomar decisiones de tratamiento más informadas.
“Tenemos la visión de una solución de punto de atención en cuatro o cinco años”, dijo Nithya Ramnath, profesor asociado de la UM de oncología médica. “Se podría dar sangre y un poco más tarde, los médicos tendrían todo un repertorio de lo que está pasando con su tumor.”
El proceso de captura y cultivo comienza cuando una muestra de sangre es bombeada a través de un dispositivo de chip de microfluidos que captura las células del cáncer a medida que pasan por ella. El equipo de investigación utilizó un chip hecho de polidimetilsiloxano en una placa vidrio de 1 por 3 pulgadas. Cubrieron el chip con postes microscópicos que reducen la velocidad y atrapan las células que a a continuación, fueron recubiertas con anticuerpos que se unen a las células cancerosas.
Después de capturar las células cancerosas en el chip, el equipo bombea en una mezcla de colágeno y medio de crecimiento Matrigel. También añadieron células de fibroblastos asociados al cáncer que se cultivaron en el laboratorio de Diane Simeone, director de cirugía en la Clínica Multidisciplinaria de Cáncer de Páncreas del Centro de Cáncer de la UM. Esto creó un entorno tridimensional que imita estrechamente las condiciones en el interior del cuerpo de un paciente de cáncer.
Las células cancerosas capturadas prosperaron en la mezcla, con la reproducción de células adicionales en el 73 por ciento de las muestras analizadas. Fue una notable mejora respecto a los métodos anteriores, que estudiaron pacientes con cáncer en etapa avanzada y vieron tasas de éxito de sólo alrededor del 20 por ciento.
“Las células primarias de cáncer no crecen bien en una superficie plana, y al igual que las personas, necesitan vecinos para prosperar realmente”, dijo Nagrath. “El colágeno y Matrigel proporcionan un entorno tridimensional para que las células crezcan, mientras que los fibroblastos asociados con el cáncer les dan las células vecinas que necesitan”.
La tecnología se puede aplicar a la mayoría de tipos de cáncer, incluyendo cáncer de mama, de pulmón, de páncreas y otros. Podría permitir a los médicos seguir la progresión de la enfermedad de cada paciente mucho más de cerca, dice el Dr. Max Wicha, Profesor Distinguido de Oncología y director del Centro Integral de Cáncer de la UM, que está trabajando para desarrollar la tecnología.
La microscopía electrónica muestra células CTC cultivadas (círculo rojo) que crecen en el dispositivo de chip usado en el estudio. Crédito de la imagen: Jennifer Zhang Zhuo
“Las células cancerosas cambian constantemente y pueden desarrollar rápidamente resistencia a un determinado tratamiento”, dijo Wicha. “Un dispositivo como este nos permitirá seguir la progresión del cáncer en tiempo real. Si un cáncer desarrolla resistencia a un terapia, vamos a ser capaces de cambiar rápidamente a un tratamiento diferente.”
Un documento sobre las conclusiones se publica en línea en Oncotarget y aparecerá en una próxima edición impresa. La investigación se llevó a cabo en el marco del Programa de Oncología Traslacional, que reúne a científicos de todo UM para traducir los resultados de investigación en nuevos tratamientos potenciales para el cáncer. El financiamiento proviene de los Institutos Nacionales de Salud, Director’s New Innovator Award (1DP2OD006672-01) .
Enlaces relacionados:
Resumen (inglés): http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25474037
Sunitha Nagrath: http://www.engin.umich.edu/college/about/people/profiles/k-to-o/sunitha-nagrath
