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Dispositivo permite estudiar células cancerosas más peligrosas de manera no invasiva

ANN ARBOR– Un nuevo dispositivo desarrollado en la Universidad de Michigan podría proporcionar una manera no invasiva para controlar el progreso de un tratamiento de cáncer avanzado. 

Un nuevo dispositivo desarrollado por investigadores de Universidad de Michigan permite permite estudiar células cancerosas más peligrosas de manera no invasiva.

El dispositivo puede recoger células cancerosas de una muestra de sangre y después liberarlas, lo que permite más pruebas para mostrar si la terapia está teniendo éxito en liberar al paciente de las células de cáncer más peligrosas. 

De acuerdo a teoría de células madre, las recaídas de cáncer se producen debido a que ni la quimioterapia ni la radioterapia son muy eficaces para matar las células madre del cáncer, lo que puede suponer hasta un 10% de un tumor. Como resultado, las células madre cancerosas remanentes son capaces de volver a hacer crecer el tumor o extenderse a otras áreas del cuerpo. 

Los nuevos tratamientos en ensayos clínicos atacan a las células madre, pero matar a esta población más pequeña no reduce inmediatamente el tumor. Los médicos necesitan una buena manera de evaluar si las células madre del cáncer están en declive. Aunque esto es posible a través de análisis de sangre, los médicos deben estudiar las células capturadas de forma individual, y para esto deben ser removidas de los dispositivos que han sido desarrollados hasta ahora. 

Sunitha Nagrath, profesora asistente de ingeniería química en la U-M y sus colaboradores fueron pioneros en tecnologías para la captura de células a partir de muestras de sangre. Sus dispositivos atrapan las células en chips hechos con óxido de grafeno, una sola capa de átomos de carbono y de oxígeno. Sin embargo, todos los análisis se tenían que hacer en el chip ya que las células estaban firmemente pegadas.

“¿Cómo podemos liberar la célula sin dañarla?,” dijo Jinsang Kim, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la U-M, quien co-dirigió el proyecto con Nagrath. 

Kim trabaja en principios de diseño para la creación de moléculas en forma de cadena con capacidades particulares, y su equipo ideó una solución: un polímero que es sólido a temperatura ambiente pero se desmorona a una temperatura entre aproximadamente 40 y 68 grados Fahrenheit. 

El polímero se disuelve en agua cuando interactúa con las moléculas de agua. A temperaturas más altas, el calor rompe las interacciones, por lo que el polímero no se disuelve. Apoorv Shanker, un estudiante graduado en ciencia e ingeniería macromolecular, hizo que el polímero se disolviera a temperaturas inferiores a 54 grados. El equipo mezcló las pequeñas escamas de captura de óxido de grafeno en el polímero y construyó el chip en un dispositivo para guiar la muestra de sangre sobre ella. 

“Es muy suave para las células”, dijo Nagrath, contrastando el ligero descenso de la temperatura con otros diseños que se basan en el calentamiento o reacciones químicas enzimáticas inducidas para liberar las células. 

El dispositivo puede capturar y liberar vivas hasta el 80% de las células cancerosas en la muestra de sangre inicial. Después, los expertos pueden recoger las células en una muestra de tejido similar para el análisis convencional, que puede revelar la proporción de células de cáncer de capturadas que son células madre. Alternativamente, podrían identificar las células individuales para un estudio más detallado, como la secuenciación genética completa o pruebas que identifican qué fármacos serían más eficaces. 

“Debido a que el dispositivo es fácil y rentable de hacer, es posible realizar estudios clínicos a gran escala”, dijo Kim. 

El estudio se realizó en colaboración con el grupo de Max Wicha, profesor de oncología en a U-M, y el grupo de Diane Simeone, profesora de cirugía y fisiología molecular y de integración.

El estudio se describe con más detalles en el artículo “Tunable Thermal-Sensitive Polymer-Graphene Oxide Composite for Efficient Capture and Release of Viable Circulating Tumor Cells,” publicado recientemente en la revista Advanced Materials.

La investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos (NIH por sus siglas en inglés), el Ministerio de Ciencia de la República de Corea, ITC y Future Planning, y la Fundación Nacional de Ciencia de EE.UU (NSF).

U-M está buscando protección de patentes para la tecnología y está buscando socios para llevarlo al mercado.

Abstracto (ENG)

Sunitha Nagrath

Jinsang Kim