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Chip ayudaría al estudio de células cancerosas hermanas parar metástasis de cáncer

Yu-Chih Chen, un investigador en ingeniería eléctrica e informática, ayudó a desarrollar un chip que puede liberar suavemente las células individuales, dirigidas con pulsos de láser extremadamente cortos. Crédito: Evan Dougherty, Michigan Engineering.

Ann Arbor– En un trabajo que podría mejorar la comprensión de cómo se propaga el cáncer, un equipo de ingenieros e investigadores médicos de la Universidad de Michigan desarrolló un nuevo tipo de chip de microfluidos que puede capturar las células cancerosas más raras y agresivas, cultivarlas en el chip y liberar células individuales bajo demanda.

Por primera vez, los investigadores pueden comparar fácilmente dos “células hermanas” diferentes -provenientes de la misma célula original- para explorar cómo los diferentes genes se activan y desactivan mientras las células cancerosas se dividen y propagan. Los estudios con el nuevo chip también podrían revelan por qué algunas células cancerosas son resistentes a las drogas.

El objetivo final del proyecto, liderado por Euisik Yoon, profesor de ingeniería eléctrica e informática, es averiguar lo que impulsa los procesos de autorenovación que permiten a estas células de cáncer agresivo comportarse como células madre.

Estas células se conocen como células madre de cáncer. Son capaces de dividirse y convertirse en diferentes tipos de células cancerosas, con diferentes genes activados o desactivados. Los investigadores del cáncer creen que si las propiedades de células madre pueden ser apagadas, el cáncer no sería capaz de crecer y extenderse.

“Cuando se forma un tumor, algunas células madre de cáncer mantienen troncalidad, mientras que otras se diferencian. Al entender esto, vamos a saber más sobre la formación de tumores y descubrir maneras de inhibirlo,” dijo Yu-Chih Chen, un científico de investigación en ingeniería eléctrica e informática y co-autor de la investigación recientemente recién publicada en ACS Nano.

La base del nuevo chip está compuesta de nanotubos de carbono recubiertos de un revestimiento de plástico. Cuando una célula cancerosa se asienta en el chip, se pega al recubrimiento. Para liberar la célula, los investigadores lanzaron pulsos muy cortos de luz láser cerca de ella. La luz es absorbida fácilmente por los nanotubos de carbono, calentándolos rápidamente mientras que el plástico aísla la célula.

El calor causa al aire atrapado entre los nanotubos y el plástico a expandirse, poniendo una burbuja debajo de la célula. Cuando la burbuja estalla a través del plástico, la célula se separa. Entonces, la célula puede ser purgada del chip y capturada para el perfil genético.

La mayoría de los métodos existentes para la liberación de células cancerosas individuales capturadas son o perjudiciales para las células, o no se les puede sacar del chip de forma fiable. El láser fue lo suficientemente preciso para separar un lado de una célula, dejando el otro lado anclado.

Y el proceso de desprendimiento de burbujas fue tan suave que incluso las proteínas de la superficie de la membrana celular salieron ilesas. Las proteínas de superficie son una vía no destructiva importante para la identificación de células madre.

La próxima tarea de los investigadores, con la ayuda del nuevo chip, es identificar cuáles genes son esenciales para la capacidad de auto-renovación de las células madre de cáncer. Si éstos se pueden apagar, obligando a todas las células madre a sólo producir células diferenciadas, puede ser posible limitar la capacidad de un tumor para crecer y propagarse.

“Algunas células son muy resistentes, algunas mueren fácilmente”, dijo Yoon, quien también es profesor de ingeniería biomédica. “Queríamos sacar a células individuales … y buscar sus perfiles genéticos para ver si podíamos ver lo qu e hace que las células cancerosas sean células madres.”

Experimentos futuros podrían dar lugar a lo que algunos investigadores llaman las “curas de cáncer funcionales”, similar a la gestión del VIH.

El cáncer no necesariamente tiene que ser erradicado. Detener la propagación del cáncer puede ser suficiente para permitir a un paciente de cáncer vivir una vida sana.

El trabajo se describió en un reporte titulado “Selective photo-mechanical detachment and retrieval of divided sister cells from enclosed microfluidics for downstream analyses.” El estudio fue financiado en parte por el Departamento de Defensa y los Institutos Nacionales de Salud.


Estudio

Euisik Yoon