El equipo de investigadores del Massachusetts Institute of
Technology (MIT), dirigido por el profesor Doyle, ha diseñado una
nueva forma de detección y control de diversos tipos de cáncer. La
fórmula consiste en descubrir niveles anómalos de microARN mediante
un simple análisis de sangre, lo que permite frenar el desarrollo
incontrolable de las células cancerosas en los diferentes tipos de
tumores. La nueva línea de investigación del MIT también ofrece
resultados más precisos para la detección de otras enfermedades como
el VIH, diabetes y cardiovasculares.
Hace unos diez años que un grupo de
científicos descubrió un nuevo tipo de material genético llamado
microARN, que actúa para activar o desactivar los genes dentro
de la célula. Más recientemente, encontraron que estos fragmentos
genéticos a menudo se descomponían en las células cancerosas, lo que
contribuye al crecimiento incontrolable de los tumores.
Un equipo de investigadores del
Massachusetts Institute
of Technology (MIT) ha diseñado ahora una forma de detectar
niveles anormales de microARN en la sangre de los pacientes con
cáncer, aumentando así la posibilidad de desarrollar, con un simple
análisis de sangre, el diagnóstico o el control de la enfermedad,
informa el MIT en un
comunicado.
La tecnología, que se describe en dos artículos recientes en las
revistas Analytical Chemistry y Angewandte Chemie, consiste en una
serie de pequeñas partículas, cada una diseñada para adherirse a un
tipo específico de microARN. Mediante la exposición de muestras de
sangre o ARN purificado de estas partículas, los investigadores
pueden generar un perfil de microARN que revela si existe cáncer.
Cada tipo de cáncer, ya sea de pulmón, páncreas, riñón, etcétera,
tiene su propia firma de microARN.
Los microARN, que son por lo general sólo de una longitud de 20
nucleótidos, están implicados en muchas otras enfermedades,
incluyendo el VIH, la enfermedad de Alzheimer, la diabetes y
enfermedades cardiovasculares. De esta forma, el ARN mensajero,
portador de la información de la proteína del ADN, bloquea la
expresión génica.
El
genoma humano contiene alrededor de 1.000 microARNs, se cree que
la expresión génica se ajusta mediante el bloqueo de las moléculas
de ARN mensajero que llevan la información necesaria para formar la
proteína del
ADN.
Mientras que la medición de los niveles de microARN tiene claros
beneficios potenciales, hay muchos desafíos para la detección de
microARN, señala
Patrick Doyle,
profesor de Ingeniería Química del MIT y director del equipo de
investigación. Para el profesor Doyle, aún no está todo dicho en
este campo y podrían existir otras maneras de frenar el cáncer, sin
embargo para él es el estándar perfecto.
El proceso de detección
Aunque las más actuales son las técnicas de detección de microARN,
requieren de ARN para ser aislado de una muestra de sangre o de
tejidos -un proceso que lleva su tiempo- según Doyle, la detección
de microRNA directamente de una muestra de sangre sería mucho más
eficiente.
En el artículo de
Angewandte Chemie, publicado el pasado mes de enero, un
estudiante graduado del profesor Doyle, Stephen Chapin , demostró,
junto a varios colaboradores, que podían utilizar diminutas
partículas de hidrogel, de alrededor de 200 micrómetros de longitud,
para detectar rápidamente los patrones anormales de microARN en el
ARN tomado de cuatro personas con cuatro tipos diferentes de cáncer.
En el artículo de la revista
Analytical Chemistry, publicado este mes, las partículas
lograron detectar microARN en el suero sanguíneo de un paciente con
cáncer de próstata.
Cuando las partículas se mezclan con una muestra de sangre, los
microARN presentes se unen a su ADN complementario. Cada cadena de
ADN también contiene una breve secuencia que se une a una sonda
fluorescente. Con el uso de un escáner de microfluidos, los
investigadores rápidamente miden la fluorescencia de cada partícula,
revelando la cantidad de microARN que está presente. El escáner
también lee un "código de barras" químico impreso en cada partícula,
lo que revela el tipo de microARN detectado. En total, el proceso
completo no dura más de tres horas.
En su segundo artículo, los investigadores apuntaron el aumento
de la sensibilidad de sus partículas mediante la amplificación de la
fluorescencia generada por cada partícula, lo cual fue conseguido
uniendo múltiples secuencias de etiquetas de ADN para cada objetivo
de microARN capturado en las micropartículas de gel. Estas
secuencias de etiqueta se podrían unir a sondas fluorescentes.
Este enfoque es cien veces más sensible que cualquier otra
tecnología de partículas para la detección de microARN, señala el
profesor Doyle. La tecnología puede detectar hasta 10.000 ejemplares
de un microARN, y cada ensayo de suero sólo requiere 25 microlitros
de muestra.
El nuevo enfoque del MIT también ofrece resultados más precisos
que las técnicas existentes que directamente etiquetan hilos de
microARN con una sonda fluorescente. Diferentes secuencias de
microARN pueden tomar diferentes formas, algo que afecta la unión
con la sonda fluorescente.
Doyle está empezando a trabajar con investigadores médicos para
profundizar en el uso de detección de microARN y estudiar otras
enfermedades como las cardiovasculares y el VIH. Él y uno de sus
ex-estudiantes de posgrado, Daniel Pregibon, han iniciado una
empresa, Firefly
BioWorks, que ha patentado esta tecnología para construir y
analizar las partículas y cuyos planes serán destinados a uso
comercial.
