MADRID, 25 Sep. (EUROPA PRESS) -
Las células secretan paquetes a nanoescala llamados exosomas que transportan mensajes importantes de una parte del cuerpo a otra. Científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), en Estados Unidos, y otras instituciones han ideado una forma de interceptar estos mensajes, que podrían utilizarse para diagnosticar problemas como el cáncer o las anomalías fetales.
Su nuevo dispositivo utiliza una combinación de microfluídica y ondas sonoras para aislar estos exosomas de la sangre. Los investigadores esperan incorporar esta tecnología en un dispositivo portátil que podría analizar las muestras de sangre del paciente para un diagnóstico rápido, sin involucrar el engorroso método de ultracentrifugación y que consume mucho tiempo, comúnmente usado hoy en día.
"Estos exosomas, a menudo, contienen moléculas específicas que son la firma de ciertas anomalías. Si los aislas de la sangre, puedes hacer análisis biológicos y ver qué revelan", dice Ming Dao, científico investigador principal en el MIT del Departamento de Ciencia de Materiales e Ingeniería y autor principal del estudio, que se publica este lunes en 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.
En 2014, el mismo equipo de investigadores informó por primera vez que podían separar las células exponiéndolas a ondas sonoras mientras fluían a través de un canal diminuto. Esta técnica ofrece una alternativa más suave a otras tecnologías de clasificación celular, que requieren marcar las células con productos químicos o exponerlas a fuerzas mecánicas más fuertes que pueden dañarlas.
Desde entonces, los científicos han demostrado que esta tecnología puede usarse para aislar células tumorales raras y circulantes de una muestra de sangre. En su nuevo estudio, se propusieron capturar los exosomas. Estas vesículas, que son usualmente de aproximadamente entre 30 a 150 nanómetros de diámetro, pueden transportar proteínas, ARN u otras moléculas celulares importantes.
Estudios anteriores han revelado que los contenidos de exosomas pueden servir como marcadores de trastornos como el cáncer, las enfermedades neurodegenerativas y la enfermedad renal, entre otros. Sin embargo, los métodos existentes para aislar los exosomas requieren una centrifugación a alta velocidad, que tarda casi 24 horas en realizarse, utilizando una máquina grande que no es portátil. Las altas fuerzas centrífugas también pueden dañar las vesículas.
"Las ondas sonoras acústicas son mucho más suaves --dice Dao--. Estas partículas están experimentando las fuerzas durante sólo un segundo o menos, ya que están siendo separadas, lo que es una gran ventaja". El dispositivo original de clasificación acústica de los investigadores consiste en un canal microfluídico expuesto a dos transductores acústicos inclinados. Cuando las ondas sonoras producidas por estos transductores se encuentran entre sí, forman ondas estacionarias que generan una serie de nodos de presión.
Cada vez que una célula o partícula fluye a través del canal y encuentra un nodo, la presión guía a la célula un poco más lejos del centro. La distancia del movimiento de la célula depende del tamaño y de otras propiedades tales como la compresibilidad, haciendo posible separar células de diferentes tamaños en el momento en que llegan al final del canal.
Para aislar los exosomas, los científicos construyeron un dispositivo con dos unidades en tándem. En la primera, se utilizan las ondas sonoras para eliminar las células y las plaquetas de una muestra de sangre. Una vez que se eliminan las células y las plaquetas, la muestra entra en una segunda unidad microfluídica, que utiliza ondas sonoras de mayor frecuencia para separar los exosomas de vesículas extracelulares ligeramente mayores.
RESULTADOS DE LA MUESTRA DE SANGRE EN 25 MINUTOS
Usando este dispositivo, se tarda menos de 25 minutos en procesar una muestra de sangre sin diluir de 100 microlitros. "La nueva técnica puede abordar los inconvenientes de las tecnologías actuales para el aislamiento de los exosomas, como el largo tiempo de respuesta, la inconsistencia, el bajo rendimiento, la contaminación y la incertidumbre de la integridad del exosoma --dice Tony Jun Huang, profesor de Ingeniería Mecánica y Ciencia de Materiales en la Universidad de Duke --. Queremos que la extracción de exosomas de alta calidad sea tan simple como pulsar un botón y obtener las muestras deseadas en 10 minutos".
"Este trabajo proporciona una forma novedosa de capturar exosomas de muestras de fluidos humanos a través de una combinación única de microfluídica y acústica, utilizando tecnologías de microfabricación de última generación --señala Suresh--. La capacidad de este método para separar estas vesículas a nanoescala, esencialmente sin alterar sus características biológicas o físicas, ofrece posibilidades atractivas para el desarrollo de nuevas formas de evaluar la salud humana, así como el inicio y la progresión de las enfermedades".
El equipo de investigación planea ahora usar esta tecnología para buscar biomarcadores que puedan revelar estados de enfermedad. Estos expertos cuentan con una subvención conjunta de los Institutos Nacionales de Salud para buscar marcadores relacionados con el embarazo anormal y creen que la tecnología podría utilizarse para ayudar a diagnosticar otros trastornos de salud también.
"La nueva tecnología acústica fluídica tiene el potencial de mejorar dramáticamente el proceso de aislamiento de exosomas y otras vesículas extracelulares de la sangre y otros fluidos corporales --destaca el también autor Yoel Sadovsky, director del Instituto de Investigación Magee-Women --. Esto agregará una nueva dimensión a la investigación sobre 'biopsia líquida' y facilitará el uso clínico de vesículas extracelulares para informar sobre la fisiología y la salud de los órganos de difícil acceso, como la placenta durante el embarazo humano".
