El dispositivo ‘gusano en un chip’ podría algún día ayudar a diagnosticar el cáncer de pulmón

El dispositivo ‘gusano en un chip’ podría algún día ayudar a diagnosticar el cáncer de pulmón

marzo 22, 2022 0 Por RenzoC

Los perros pueden usar su increíble sentido del olfato para olfatear varias formas de cáncer en muestras de aliento, sangre y orina humana. De manera similar, en el laboratorio, un organismo mucho más simple, el gusano redondo C. elegans, se abre camino hacia las células cancerosas siguiendo un rastro de olor. Hoy, los científicos informan sobre un dispositivo que utiliza los diminutos gusanos para detectar células de cáncer de pulmón. Este «gusano en un chip» podría algún día ayudar a los médicos a diagnosticar el cáncer de manera no invasiva en una etapa más temprana.

Los investigadores presentarán sus resultados hoy en la reunión de primavera de la American Chemical Society (ACS). ACS Spring 2022 es una reunión híbrida que se lleva a cabo virtualmente y en persona del 20 al 24 de marzo, con acceso a pedido disponible del 21 de marzo al 8 de abril. La reunión presenta más de 12,000 presentaciones sobre una amplia gama de temas científicos.

El diagnóstico temprano del cáncer es fundamental para el tratamiento efectivo y la supervivencia, dice Nari Jang, estudiante de posgrado que presenta el trabajo en la reunión. Por lo tanto, los métodos de detección del cáncer deben ser rápidos, fáciles, económicos y no invasivos. Actualmente, los médicos diagnostican el cáncer de pulmón mediante pruebas de imagen o biopsias, pero estos métodos a menudo no pueden detectar tumores en sus etapas más tempranas. Aunque los perros pueden ser entrenados para olfatear el cáncer humano, no son prácticos para mantenerlos en los laboratorios. Entonces, Jang y Shin Sik Choi, Ph.D., el investigador principal del proyecto, decidieron usar gusanos llamados nematodos, que son diminutos (~ 1 mm de largo), fáciles de cultivar en el laboratorio y tienen un extraordinario sentido del olfato, para desarrollar una prueba de diagnóstico de cáncer no invasiva.

“Las células de cáncer de pulmón producen un conjunto diferente de moléculas de olor que las células normales”, dice Choi, de la Universidad de Myongji en Corea. «Es bien sabido que ciertos olores atraen o repelen al nematodo que habita en el suelo, C. elegans, por lo que se nos ocurrió la idea de que el gusano redondo podría usarse para detectar el cáncer de pulmón». Otros investigadores colocaron nematodos en placas de Petri y agregaron gotas de orina humana, y observaron que los gusanos se arrastraban preferentemente hacia muestras de orina de pacientes con cáncer. Jang y Choi querían hacer una forma precisa y fácil de medir de la prueba.

Entonces, el equipo hizo un chip de elastómero de polidimetilsiloxano que tenía un pozo en cada extremo conectado por canales a una cámara central. Los investigadores colocaron el chip en una placa de agar. En un extremo del chip, agregaron una gota de medios de cultivo de células de cáncer de pulmón y, en el otro extremo, agregaron medios de fibroblastos de pulmón normales. Colocaron gusanos en la cámara central y, después de una hora, observaron que más gusanos se habían arrastrado hacia el medio de cáncer de pulmón que hacia el medio normal. Por el contrario, los gusanos que tenían un gen receptor de olor mutado llamado odr-3 no mostraron este comportamiento preferencial.

Con base en estas pruebas, los investigadores estimaron que el dispositivo tenía una efectividad de alrededor del 70 % en la detección de células cancerosas en medios de cultivo celular diluidos. Esperan aumentar tanto la precisión como la sensibilidad del método mediante el uso de gusanos que fueron expuestos previamente a medios de células cancerosas y, por lo tanto, tienen una «memoria» de moléculas de olor específicas del cáncer. Una vez que el equipo haya optimizado el gusano en un chip para detectar células de cáncer de pulmón cultivadas, planean pasar a analizar la orina, la saliva o incluso el aliento exhalado de las personas. “Colaboraremos con médicos para averiguar si nuestros métodos pueden detectar el cáncer de pulmón en pacientes en una etapa temprana”, dice Choi. También planean probar el dispositivo en múltiples formas de cáncer.

En otros estudios que utilizaron el gusano en un chip, los investigadores identificaron las moléculas de olor específicas que atraen a C. elegans a las células de cáncer de pulmón, incluido un compuesto orgánico volátil llamado 2-etil-1-hexanol, que tiene un aroma floral. «No sabemos por qué los C. elegans se sienten atraídos por los tejidos del cáncer de pulmón o el 2-etil-1-hexanol, pero suponemos que los olores son similares a los de sus comidas favoritas», dice Jang.

Los investigadores reconocen el apoyo y la financiación de la Fundación Nacional de Investigación de Corea.

ACS Spring 2022 será un evento de vacunación obligatoria y mascarilla recomendada para todos los asistentes, expositores, proveedores y personal de ACS que planeen participar en persona en San Diego, CA. Para obtener información detallada sobre el requisito y todas las medidas de seguridad de ACS, visite el sitio web de ACS.

La American Chemical Society (ACS) es una organización sin fines de lucro autorizada por el Congreso de los Estados Unidos. La misión de ACS es promover la empresa química más amplia y sus profesionales en beneficio de la Tierra y toda su gente. La Sociedad es líder mundial en la promoción de la excelencia en la educación científica y en el acceso a la información y la investigación relacionadas con la química a través de sus múltiples soluciones de investigación, revistas revisadas por pares, conferencias científicas, libros electrónicos y el periódico semanal Chemical & Engineering News. Las revistas de ACS se encuentran entre las más citadas, confiables y leídas dentro de la literatura científica; sin embargo, la propia ACS no realiza investigaciones químicas. Como líder en soluciones de información científica, su división CAS se asocia con innovadores globales para acelerar los avances mediante la selección, conexión y análisis del conocimiento científico mundial. Las oficinas principales de ACS están en Washington, DC y Columbus, Ohio.

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Título
Sistema de diagnóstico pulmonar no invasivo utilizando marcadores de olor en Caenorhabditis elegans-on-a-chip

Resumen
El diagnóstico precoz del cáncer es importante para reducir la tasa de mortalidad de los pacientes y aumentar la tasa de éxito del tratamiento. Junto con el diagnóstico precoz, también se requiere un método de diagnóstico fácil, económico, rápido, no doloroso y no invasivo para reducir el número de pacientes con cáncer grave. Recientemente se han estudiado muchas investigaciones para descubrir e identificar una molécula odorante específicamente a partir de tejidos tumorales o sangre, saliva, orina y aliento exhalado de pacientes con cáncer. Un estudio anterior sugirió que el 2-etil-1-hexanol podría ser un biomarcador o uno de los compuestos orgánicos volátiles (COV) específicos que se producen en el tejido y el paciente con cáncer de pulmón. En este estudio, investigamos un novedoso sistema de diagnóstico de cáncer de pulmón utilizando C. elegans, un nematodo que respondía a moléculas olorosas específicas del cáncer con comportamientos de quimiotaxis, atracción o evitación. Las cepas de tipo salvaje de C. elegans mostraron un comportamiento de quimiotaxis específico y típico en respuesta al 2-etil-1-hexanol y al medio de cultivo celular de fibroblastos de pulmón normales (MRC-5) y células de cáncer de pulmón (SK-MES-1), respectivamente. . Sin embargo, la cepa mutante defectuosa en una proteína G α específica (odr-3) perdió esos comportamientos específicos. En conjunto, la detección olfativa de moléculas odoríferas del tejido canceroso tiene el potencial de ser una herramienta de diagnóstico de cáncer fácil, económica, rápida y no invasiva.

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