Un nuevo dispositivo microfluídico podría ser usado para diagnosticar y monitorear cáncer y otras enfermedades.
Por Anne Trafton, MIT News Office. Original (en inglés).
Separar complejas mezclas de células, como aquellas encontradas en una muestra de sangre, puede ofrecer valiosa información para diagnosticar y tratar enfermedades. Sin embargo, podría ser necesario buscar a través de miles de millones de otras células para recolectar células raras como células de tumores, células madre o células fetales. “Básicamente estás buscando una aguja en un pajar”, dijo Sukant Mittal, un estudiante graduado de la División de Ciencias y Tecnologías de la Salud (HST) de Harvard-MIT.
Mittal y sus colegas en el MIT (Massachusetts Institute of Technology) y el Hospital General de Massachusetts demostraron como un nuevo dispositivo microfluídico puede aislar células objetivo mucho más rápido que los dispositivos existentes. Dicha tecnología podría ser usada en diagnósticos y medicina personalizada.
Los investigadores describen sus resultados en la edición del 21 de febrero del Diario Biofísico. Otros autores de la revista académica son Ian Wong, un postdoctorado en la Escuela Medica de Harvard (HMS. el profesor de ingeniería química del MIT William Deen, y el profesor de Ingeniería Biomédica en el MGH, HMS y HST Mehmet Toner.
Los investigadores usaron un número de técnicas para ordenar las células basadas en diferencias en tamaño, densidad o propiedades eléctricas. Sin embargo, ya que las características físicas de las células pueden variar significativamente, estas técnicas corren el riesgo de separar las células incorrectamente, llevando a un diagnóstico erróneo. Una manera más específica de aislar células es usar anticuerpos que se enganchen a distintas moléculas mostradas en la superficie de las células objetivo.
Sin embargo, este acercamiento selectivo solo funciona si las células objetivo entran en contacto con los anticuerpos diseñados para capturarlas. Esto es improbable que suceda cuando las células están moviéndose a velocidades relativamente altas.
“Imagina que estás parado en un puente sobre un río, y tiras un mensaje en una botella en el centro”, dice Wong. Si el río se está moviendo realmente lento, puedes imaginar que eventualmente la botella andará a la deriva hasta la orilla del río y alguien podrá recogerla. Pero si el río está fluyendo muy rápido, entonces la botella es barrida por la corriente sin llegar a acercarse a los lados”.
Ese es el problema que el equipo necesitaba resolver, dijo Wong: “¿Podemos girar la botella hacía la orilla del río para que pueda ser capturada?” Para alcanzar eso, los investigadores del MIT y el MGH diseñaron su dispositivo para guiar el fluido hacia la parte baja del canal conforme fluye, poniendo en contacto más de las células con los anticuerpos. La clave para su nuevo diseño es el uso de una membrana suave con poros a nanoescala, que separa dos microcanales adyacentes.
Las células entran solamente en un canal, y conforme fluyen a través del canal, el fluido es rápidamente atraído al divisor poroso, llevándose las células con él. El fluido puede pasar al otro canal, pero las células no. Una vez que alcanzan la superficie, comienzan a girar – con la suficiente lentitud para que las células objetivo tengan tiempo de pegarse a los anticuerpos y ser capturadas, pero lo suficientemente rápido para mantener a las otras células moviéndose. Dicho comportamiento de rodar es similar a como las células blancas sanguíneas o las células madre selectivamente “establecen su hogar” en sitios de infección y lesión en el cuerpo.
Shashi Murthy, un profesor asociado de ingeniería química en la Universidad Northeaster, dijo que el dispositivo es simple pero muy bien diseñado. “El campo de los microfluidos se ha dado en su mayoría por prueba y error experimental”, dijo Murthy, quien no estuvo involucrado en esta investigación. “Uno rara vez ve un análisis tan a profundidad, y uno tan bien aterrizado en teoría”.
Una aplicación potencial para estos dispositivos es aislar células cancerosas de muestras de sangre de pacientes. El grupo de Toner ya ha mostrado previamente que el número de células de tumor circulando en el torrente sanguíneo está correlacionado con la respuesta clínica al tratamiento en un paciente dado, sugiriendo el potencial para medicina personalizada para pacientes de cáncer.
“Será necesaria una considerable validación y pruebas antes de que este dispositivo en su etapa temprana pueda ser desplegada en las clínicas”, dijo Toner. “Sin embargo, este novedoso acercamiento podría permitir emocionantes oportunidades de diagnóstico y terapia que no son posibles usando tecnología existente”.
Reimpreso con permiso de MIT News.
Fuente
http://web.mit.edu/ (en inglés)