Nanotecnología y organoides: avances en la investigación del cáncer de mama
Avanzar en el conocimiento de la biología del cáncer de mama es fundamental para la medicina personalizada y el desarrollo de tratamientos más eficaces. Los organoides de cáncer de mama, que están creados específicamente a partir de las células tumorales de pacientes, ofrecen una réplica precisa del tejido mamario y los tumores, y superan las limitaciones de los cultivos celulares tradicionales en dos dimensiones. Este avance supone un modelo «in vitro» de incalculable valor para diseccionar la biología del cáncer de mama y explorar nuevas vías de tratamiento. La aparición de la tecnología órgano en chip(se abrirá en una nueva ventana) ha revolucionado la investigación «in vitro» de enfermedades y el descubrimiento de fármacos. Estos microchips imitan las estructuras de los órganos humanos mediante la disposición de células vivas para simular las funcionalidades de los órganos, incluida la complejidad del tejido mamario. La tecnología de microfluidos(se abrirá en una nueva ventana) desempeña un papel fundamental para emular el entorno fisiológico dinámico de los órganos y facilitar las interacciones entre las células.
Vigilancia de biomarcadores en al instante en sistemas de órgano en chip
El objetivo del equipo del proyecto BITFORM era avanzar en los sistemas de órgano en chip existentes para el descubrimiento de fármacos mediante la introducción de la vigilancia al instante de las secreciones biomoleculares celulares. Esta información es necesaria a la hora de desarrollar un modelo de enfermedad, tanto para el seguimiento de los tratamientos como para las pruebas de eficacia y toxicidad en los procesos de aprobación de nuevos fármacos. La investigación se llevó a cabo con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie(se abrirá en una nueva ventana) (MSCA, por sus siglas en inglés) e implicó la ingeniería de una plataforma multimódulo que comprende un cáncer de mama en chip conectado a un módulo de biosensores para la detección de biomarcadores al instante. La evaluación de las células incluidas en un órgano en chip se ha realizado tradicionalmente mediante la observación directa con un microscopio de moléculas biológicas marcadas. «BITFORM se basó en un biosensor óptico sin etiquetas que ofrece una detección de alta sensibilidad de biomarcadores de cáncer de mama al instante», explica el investigador principal, Miguel Holgado, beneficiario de las MSCA.
Un ecosistema para el cáncer de mama de diseño innovador
El equipo diseñó específicamente un ecosistema en chip de cáncer de mama en el que el tejido de cáncer de mama en tres dimensiones surgía del cultivo conjunto de esferoides de células de cáncer de mama y células epiteliales mamarias. Este ecosistema, que incluye un chip de fluídica para optimizar el flujo de líquidos y un módulo de detección fisiológica para controlar el oxígeno, la temperatura y el pH de los medios de cultivo celular, ha permitido la viabilidad y el crecimiento de esferoides en cultivo conjunto durante períodos prolongados. La incorporación de un biosensor óptico sin etiquetas basado en nanopilares resonantes permitió la detección simultánea de múltiples biomarcadores de baja concentración, incluida la Interleucina-8 (IL-8). Esta tecnología presenta una mayor capacidad de absorción de la luz para detectar moléculas en concentraciones mínimas.
Potenciación de la investigación y el desarrollo de fármacos
Los modelos celulares no suelen predecir fielmente las respuestas a los fármacos observadas en ensayos clínicos posteriores. Debido al aumento de la incidencia de los casos de cáncer, hay una demanda acuciante de un sistema de ingeniería que pueda predecir con precisión cómo responderá el tumor de un paciente a los fármacos antineoplásicos. «Con sus mediciones al instante sin etiquetas, la plataforma BITFORM puede controlar hasta diez compuestos diferentes en una sola prueba, lo que agiliza el proceso de evaluación de fármacos contra el cáncer», subraya Holgado. Holgado prevé un futuro aún más sofisticado, en el que un sistema multiplexado detecte cien biomarcadores y utilice el aprendizaje automático para tratar los datos y elaborar planes de tratamiento personalizados. Gracias a su sencillez, la mínima necesidad de muestras, el mínimo desperdicio de fármacos y su rentabilidad, esta plataforma tiene el potencial de transformar las pruebas de los tratamientos contra el cáncer.
