Un nuevo biosensor detecta el cáncer de páncreas con mayor precisión

Es un dispositivo de bajo costo que puede identificar al marcador de este tipo de tumores de difícil diagnóstico con gran sensibilidad y alta selectividad

Por Elton Alisson  |  Agência FAPESP – El cáncer de páncreas, un tipo tumoral raro en Brasil, es altamente letal. Su diagnóstico es difícil, sus síntomas tardan en aparecer y, cuando surgen, indican que la enfermedad se encuentra en un estadio avanzado y entonces se vuelve más resistente al tratamiento.

Con el objetivo de diagnosticar más precozmente estos tumores, han venido realizándose esfuerzos tendientes a generar métodos de clasificación con base en análisis de rutina como los de sangre y orina. Esto podría aumentar la expectativa de vida de pacientes con predisposición o con síntomas aún inexistentes, pero los test disponibles aún son caros y su precisión es limitada.

Un biosensor creado por científicos del Instituto de Física de São Carlos de la Universidad de São Paulo (IFSC-USP), en Brasil, con la participación de investigadores del Laboratorio Nacional de Nanotecnología (LNNano) y del Centro Nacional de Investigaciones en Energía y Materiales (CNPEM), del Hospital do Câncer de Barretos –todos en Brasil– y también de investigadores portugueses de la Universidad de Minho, puede modificar este panorama en lo que hace al diagnóstico de la enfermedad.

Los científicos construyeron un dispositivo potencialmente de bajo costo, capaz de detectar el biomarcador del cáncer de páncreas con gran sensibilidad y alta selectividad.

El inmunosensor, desarrollado en el marco de un proyecto apoyado por la FAPESP, está descrito en un artículo publicado en la revista Analyst. Y el artículo aparece destacado en la capa de la publicación editada por la Royal Society of Chemistry.

“Logramos elaborar un biosensor de bajo costo capaz de detectar el biomarcador del cáncer de páncreas en muestras reales de sangre y de células tumorales en un rango de relevancia clínica”, declaró Osvaldo Novais de Oliveira Junior, docente del IFSC-USP y uno de los creadores del dispositivo, a Agência FAPESP.

Este dispositivo está compuesto por dos láminas a escala nanométrica (la milmillonésima parte del metro). Una de las películas está formada por ácido 11-mercaptoundecanoico (11-MUA) y la otra es una capa activa de anticuerpos capaces de reconocer al antígeno CA19-9.

Esta proteína, sintetizada por células pancreáticas y de la vía biliar, se emplea como biomarcador del cáncer de páncreas, toda vez que su concentración es alta en personas acometidas por la enfermedad.

La detección de esta proteína se realiza normalmente mediante el test conocido como Elisa (las siglas en inglés de “ensayo de inmunoabsorción enzimática”). Se trata de un análisis de sangre basado en la interacción específica entre el antígeno y su anticuerpo correspondiente. Sin embargo, este método tiene un costo alto y su sensibilidad es limitada, cosa que dificulta su empleo para detectar el cáncer pancreático en sus estadios iniciales.

“El antígeno CA19-9 no es completamente específico para la detección de cáncer de páncreas. Los pacientes con pancreatitis [inflamación del páncreas] también pueden presentar alteraciones en la producción de esta proteína”, explicó Novais de Oliveira Junior.

La capa activa de anticuerpos capaces de reconocer al antígeno CA19-9 en el inmunosensor queda en superposición con la lámina compuesta por ácido 11-MUA. Ambas películas a escala nanométrica reposan sobre pistas de electrodos (materiales conductores de electricidad) de oro impresas en una lámina de vidrio de microscopio.

Al poner una muestra de sangre o de células tumorales de un paciente sobre el biosensor, se produce una interacción con la capa activa de anticuerpos con el antígeno CA19-9. La interacción entre los anticuerpos y los antígenos genera una señal eléctrica. La intensidad de la señal permite saber si existe o no una cantidad excesiva de CA19-9 en el material recolectado.

“Produjimos el inmunosensor con la arquitectura más sencilla posible para inmovilizar anticuerpos de la proteína CA19-9. Para obtener una gran sensibilidad al antígeno, la arquitectura de inmunosensores desarrollada anteriormente era más complicada: se utilizaban más materiales y tenía más etapas de construcción”, dijo Novais de Oliveira Junior.

Pese a la sencillez del dispositivo, su desempeño en la detección de la proteína CA19-9 se mostró competitivo con respecto a sensores similares y más sofisticados, incluso otros desarrollados anteriormente por el propio grupo de científicos.

El nuevo inmunosensor fue capaz de detectar el antígeno en muestras comerciales con un límite de detección de 0,68 unidad por mililitro, amén de discriminar muestras de sangre de pacientes del Hospital do Câncer de Barretos con distintas concentraciones de CA19-9.

En experimentos tendientes a evaluar la selectividad de la proteína por el inmunosensor, el dispositivo fue capaz de distinguirla con respecto a otros posibles interferentes.

“Estos resultados confirmaron la gran selectividad y la robustez del inmunosensor, lo cual disminuye el riesgo de que surjan diagnósticos falsos positivos, y comprobaron la alta sensibilidad del dispositivo solamente cuando existe la interacción entre el anticuerpo y el antígeno”, dijo Novais de Oliveira Junior.

Barreras para su utilización

A juicio de los investigadores, los resultados de los experimentos con el inmunosensor confirman que esta tecnología se encuentra madura como para efectuar su introducción en la práctica clínica. Con todo, existen desafíos importantes que deben afrontarse antes de que este tipo de dispositivo tenga utilización amplia.

El primero de estos retos está asociado con la producción en grandes cantidades de estos dispositivos con resultados idénticos. Y el segundo desafío está relacionado con el análisis de los datos que generan los test para establecer patrones de detección.

Según Novais de Oliveira Junior, estos análisis podrán realizarse mediante el empleo de técnicas de computación que permiten visualizar los datos en gráficos, y a través de la selección de atributos que posibilitan seleccionar parte de una señal generada por los test para establecer distinciones de patrones. “Este trabajo requerirá de investigaciones con la participación de científicos de la computación”, dijo el investigador.

Suscriptores de la revista Analyst pueden leer el artículo intitulado A simple architecture with self-assembled monolayers to build immunosensors for detecting the pancreatic cancer biomarker CA19-9 (doi: 10.1039/c8an00430g), de Andrey Coatrini Soares, Juliana Coatrini Soares, Flavio Makoto Shimizu, Valquiria da Cruz Rodrigues, Iran Taj Awan, Matias Eliseo Melendez, Maria Helena Oliveira Piazzetta, Angelo Luiz Gobbi, Rui Manuel Reis, José Humberto T. G. Fregnani, André Lopes Carvalho y Osvaldo N. Oliveira Junior, en el siguiente enlace: pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/an/c8an00430g#!divAbstract.