Atrapar células cancerígenas con Nanotecnología

La metástasis, la causa más común de fallecimiento relacionado con el cáncer en pacientes con tumores sólidos, la producen las células tumorales a su alrededor que se separan del tumor primario y se desplazan por el torrente sanguíneo para establecer colonias en otras partes del cuerpo. Estas células cancerosas en la sangre periférica se conocen como células tumorales circulantes (CTC). La detección y el análisis de estas células puede proporcionar información crítica para la controlar la expansión del cáncer y monitorizar la eficacia de las terapias.

Aunque el análisis de muestras de biopsias de sólidos metastásicos es todavía la mejor forma de examinar un tumor, esta técnica es difícil –por no decir imposible– de aplicar en las primeras etapas del cáncer. Capturando las CTC, los médicos pueden realizar una biopsia líquida capturando als células sueltas que flotan por el torrente sanguíneo. El aislamiento de las CTC con técnicas que utilizan cuentas inmunomagnéticas o dispositivos microfluídicos ha sido técnicamente complicado debido a la cantidad extremadamente baja (unos cuantos cientos por mililitro) de CTC entre un gran número (cientos de millones por mililitro) de células hematológicas en la sangre.

Ahora, investigadores en nanotecnología han desarrollado una eficaz plataforma para la captura de células basada en sustratos nanoestructurados en 3D. El dispositivo, fabricado partir de pilares de silicio a nanoescala, ha logrado capturar hasta un 65% de las células tumorales circulantes en muestras de laboratorio de sangre humana; mucho más que cualquier herramienta de diagnóstico existente para la captura de CTC.

"Nuestro chip de nanopilares capturó más de 10 veces la cantidad de células capturadas por la estructura plana utilizada actualmente", señala Shutao Wang, investigador postdoctoral del grupo de investigación de Hsian-Rong Tseng en la David Geffen School of Medicine de UCLA y el California NanoSystems Institute de la misma universidad.

Wang explica que la singularidad de este nuevo enfoque radica en el uso de sustratos nanoestructurados en 3D –concretamente, una matriz de nanopilares de silicio– lo que permite unas interacciones topográficas locales mejoradas entre los sustratos de los nanopilares y los componentes a nanoescala de la superficie celular, dando lugar a una afinidad para la captura de células ampliamente mejorada en comparación con los sustratos de silicio planos, es decir, no estructurados.

El equipo ha presentado sus resultados en uno de los últimos ejemplares en línea de la revista Angewandte Chemie International ("Three-Dimensional Nanostructured Substrates toward Efficient Capture of Circulating Tumor Cells").

Para preparar el dispositivo de captura celular se emplearon herramientas litográficas para la creación de chips informáticos. Utilizando un método de grabado químico húmedo, el equipo empezó fabricando un chip de silicio de 1x2cm dénsamente poblado de nanopilares con diámetros de 100–200nm y longitudes entre 1 y 20µm. A continuación, se recubrieron los nanopilares con estreptavidina. Por último, antes de llevar a cabo los experimentos de captura celular, se introdujo anti-EpCAM biotinilada –una proteína de anticuerpo que ayuda a reconocer y capturar las células tumorales– en los sustratos recubiertos de estreptavidina.

Para comprobar el rendimiento de captura celular, Wang y su equipo incubaron los chip de nanopilares en un medio de cultivo con células de cáncer de mama. Como control, realizaron un experimento paralelo con un método de captura celular que utiliza un chip con una superficie plana. Los investigadores observaron que su dispositivo de nanopilares capturó entre un 45% y un 65%
de lasa células cancerosas presentes en el medio, en comparación con el 4-14% capturado por el dispositivo plano.

Fuente: Nanowerk