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Diagnósticos de próxima generación
Uno de los sueños más elevados de la medicina personalizada es detectar y eliminar tumores antes de que pongan en peligro la vida, incluso antes de que sean visibles en las imágenes médicas. Ahora una startup de Cambridge, MA, llamada Quanterix está desarrollando una tecnología de detección de proteínas extremadamente sensible que puede contar moléculas individuales y potencialmente podría detectar las trazas de proteínas características que los pequeños tumores liberan en la sangre.
Lab en un consejo: Los pozos tallados en la punta de una fibra óptica permiten a los investigadores detectar proteínas individuales en muestras de sangre. Cada pocillo de esta imagen tiene aproximadamente 2,5 micrómetros de diámetro y se encuentra en la punta de un hilo individual de fibra óptica.
La premisa es llevar los diagnósticos al nivel más sensible posible, dice David Walt , químico y profesor del Instituto Médico Howard Hughes en la Universidad de Tufts, quien desarrolló la tecnología Quanterix. Las trazas de proteínas en la sangre también podrían revelar signos tempranos de enfermedad cardíaca, Alzheimer y otras dolencias, y permitir diagnósticos fetales no invasivos.
Si pudiéramos comprender los niveles de referencia de proteínas en el suero, podría usarse para rastrear la salud integral de una persona a lo largo de su vida, dice Christopher Love , profesor de ingeniería química en el MIT que no está involucrado con Quanterix.
Con las tecnologías clínicas actuales, los laboratorios de los hospitales pueden detectar solo las proteínas más abundantes, solo una cuarta parte de todas las que se sabe que están presentes en la sangre. Debido a que las proteínas están presentes en la sangre en un rango de concentraciones diferentes que abarcan aproximadamente 16 órdenes de magnitud, las proteínas abundantes enmascaran las raras. Es como intentar buscar un trozo de heno ligeramente diferente en el pajar, dice Bosque blanco , ingeniero biológico del MIT.
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Observe cómo se iluminan las proteínas dentro de una fibra óptica.
El límite de detección actual es de 10 picogramos de proteína por mililitro de sangre. Pero Walt ha desarrollado una técnica de detección que le permite contar moléculas de proteínas individuales presentes en la sangre utilizando fibras ópticas especialmente tratadas. Una sola fibra óptica es un haz formado por miles de hilos de vidrio individuales, cada uno de los cuales transporta una corriente de luz distinta. Al sumergir las fibras ópticas en ácido, Walt las graba con decenas de miles de micropocillos, uno en la punta de cada hilo. Eso efectivamente convierte cada fibra en una gran variedad de tubos de ensayo a nanoescala, cada uno de los cuales se recubre con miles de anticuerpos capturadores de proteínas.
La punta de la fibra se sumerge en una gota que contiene una muestra de sangre y una enzima dirigida a proteínas. Si la proteína está presente en la sangre atrapada dentro de un pozo individual, será capturada entre el anticuerpo y la enzima como la carne dentro de un sándwich. Cuando Walt envía luz por la fibra óptica, el anticuerpo y la enzima intercalados experimentan una reacción que produce una luz fluorescente roja o amarilla. La luz viaja de regreso a la fibra óptica.
Al contar cuántos micropocillos se iluminan, Walt puede determinar la concentración de una proteína en una muestra de sangre. En un experimento de prueba de principio inédito, Walt dice que su método de fibra óptica fue capaz de detectar un biomarcador de cáncer humano en la sangre de la vaca en concentraciones 250 veces más bajas que las posibles utilizando técnicas clínicas.
Se sabe tan poco sobre las 800 o más proteínas sanguíneas restantes que caen dentro de los límites de detección actuales que los científicos solo pueden especular sobre su relevancia clínica. Estamos hablando con los médicos para averiguar qué tiene sentido hacer una prueba, dice Walt. Una vez que la empresa elige las proteínas objetivo, se basará en muestras de sangre archivadas en los hospitales y tratará de correlacionar los niveles de proteínas con los resultados clínicos. Cada vez que se dispone de una tecnología más sensible, ha abierto nuevos diagnósticos y ha dado lugar a avances en el tratamiento, dice Walt.
La detección temprana puede tener una desventaja. No queremos asustar a la gente diciéndoles: 'Tienes un tumor temprano', dice Walt. Puede ser que el sistema inmunológico se encargue de los tumores pequeños. Por tanto, todos los posibles biomarcadores deberán validarse cuidadosamente. Pero incluso si el nuevo método solo conduce a una prueba para un único biomarcador de cáncer, Walt espera que mejore las tasas de supervivencia para una gran cantidad de personas.
Creemos que esto tiene el potencial de transformar los diagnósticos, dice Walt.